專利名稱：增強型和耗盡型垂直雙擴散型場效應管單片集成制作工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種用于在同一塊IC上同時制作高壓(650V)共漏的增強型和耗 盡型VDM0S的工藝方法，屬于半導體制成技術領域。
背景技術：
隨著半導體技術的不斷發(fā)展，開關電源電路的市場應用不斷拓展。人們對資 源保護意識的不斷增強。對于開關電源電路的集成度和功率損耗要求越來越嚴 格。為了適應低功耗設計，需要在電源輸出的增強型的VDMOS (垂直雙擴散金屬 氧化物半導體)部分設計一個可以關斷的耗盡型VDMOS。當電路上電時，電路工 作電壓沒有建立，增強型VDM0S處于關斷狀態(tài)，整個電路無輸出。這時耗盡型 VDM0S由于自身負開啟特性，處于導通狀態(tài)，為電路電源腳外圍的電容充電。當 充電的電容上的電壓達到工作電壓后，電路內部關斷耗盡型VDMOS，以降低電源 損耗，同時增強型VDMOS開始進入工作狀態(tài)，電路開始有輸出。同時在電路處于 待機狀態(tài)的時候，增強型VDMOS處于關斷狀態(tài)，整個電路無輸出，電路內部關斷 耗盡型VDM0S，大大降低了待機時的電源損耗。目前國外直接采用工藝復雜、難度高、成本高的BCD工藝直接實現集成，跳 過這個過程。在國內，BCD工藝還處以起步階段，根本無法像國外公司那樣實現。 國內在設計上只能采用外圍接大電阻的方式實現供電，但是電阻的不可關斷性， 致使功率損耗一直存在，并且很大。從版圖上來說，就是在常規(guī)的650V高壓增強型VDM0S (NM0S)的版圖上， 獨立一塊區(qū)域用來做耗盡型的VDMOS。兩個VDMOS具有共用的Drian (漏極)，獨 立分開的Gate (柵極)和Source (源極)。為了提高可靠性，兩個VDM0S間采用 高壓終端隔開。具體版圖布局如圖l。為了制作耗盡管，在耗盡管區(qū)域增加了一 塊閾值調節(jié)版(VT版)。這種工藝的具體實現是通過650V高壓增強型VDM0S (NM0S)的傳統(tǒng)工藝上，
調整傳統(tǒng)的工藝步驟，并嵌入耗盡型VDMOS開啟調整來實現的。650V高壓VDM0S 工藝流程如圖2所示，主要工藝步驟為-1. )場區(qū)氧化；2. )有源區(qū)光刻，刻蝕；3. ) JFET(結型場效應管)注入；4. ) P+硼注入；5. )柵氧化；6. )多晶淀積，摻雜；7. ) Pwell(p阱)注入，推結深；8. ) N+注入，推結深；9. )接觸孔刻蝕；10. )接觸孔硼注入11. )蒸鋁，腐蝕鋁；12. )壓點刻蝕。發(fā)明內容技術問題本發(fā)明的目的是提供在同一塊IC上同時制作高壓(650V)共漏 的增強型和耗盡型的兩個VDMOS的工藝方法，即增強型和耗盡型垂直雙擴散型 場效應管單片集成制作工藝，該工藝具有光刻次數少，成本低，制成控制簡單的 優(yōu)點。技術方案本發(fā)明的增強型和耗盡型垂直雙擴散型場效應管單片集成制作工 藝中，VDM0S的材料片是采用的N(100)摻砷襯底，電阻率小于0.005Q CM， 外延厚度55nm，外延電阻率24 Q CM。耐壓可以穩(wěn)定的做到650V，最高可以 做到700V。為了在增強型的VDM0S表面制作一個耗盡型VDM0S，要對耗盡區(qū)域進行獨立 的開啟電壓調節(jié)，即增加一次用VT版的雜質。同時對于工藝過程的前后做了相 應的調整。該制作工藝具體的實現方式如下采用的N(100)摻砷襯底，1. )場區(qū)氧化:芯片整片氧化，氧化層厚度為9900A 11000A，2. )有源區(qū)光刻，腐蝕將片內要形成增強管和耗盡管的區(qū)域以及形成高壓
終端的區(qū)域打開，將這些區(qū)域的氧化層去掉，3. ) JFET (結型場效應管)注入整片注入，由于場區(qū)厚氧化層的存在，構 成自對準注入，只有有源區(qū)的位置被注入；能量90kev 110kev;注入劑量 1. 1E12 1.3E12;雜質類型為磷，4. )P+光刻，硼注入在高壓終端的位置注入，注入能量70kev 90kev;注 入劑量9E14 1.1E15;雜質類型為硼，要形成高壓終端的P+環(huán)，5.) Pwell(p阱)光刻，注入，推結深在增強管和耗盡管的區(qū)域，注入能 量70kev 90kev;注入劑量2. 0E13 2. 2E13;雜質類型為硼，退火條件1150。C 氮氣110分鐘，6. )耗盡管VT光刻，注入在形成耗盡管的區(qū)域注入，注入能量130kev 150kev;注入劑量2.2E12 2.4E12;雜質類型為砷，7. )柵氧化整片氧化，在增強管和耗盡管的區(qū)域氧厚度達到990A 1100A，8. )多晶硅柵極淀積、摻雜，光刻，刻蝕柵氧后應立刻進爐管進行多晶淀 積，以免表面粘污，多晶淀積厚度5500A 6500A，9. )源極N+光刻，注入，推結深在增強管和耗盡管區(qū)域內，要形成VDMOS 的源極區(qū)域做N+，注入能量140kev 160kev;注入劑量4. 5E15 5. 5E15;雜質 類型為砷，10. )接觸孔光刻，刻蝕在增強管和耗盡管以及和多晶柵極上，開出鋁接 觸用的接觸孔，采用先干后濕的方法，先干法刻蝕2100A 2300A，然后濕法漂 凈剩余的氧化層，11.)接觸孔注入整片注入，由于只有孔開出來的區(qū)域是沒有厚氧化層的， 實際上也就只有孔的位置會被注入，注入能量70kev 90kev;注入劑量9. 0E14 1. 1E15注入能量；雜質類型為硼，增加歐姆接觸的良好性，降低反向二極管的 正向導通壓降，12. )蒸鋁，腐蝕鋁整片蒸鋁，鋁厚3nm。厚鋁可以提高電流能力和可靠 性，然后腐蝕掉有VDMOS源區(qū)和多晶柵極外的鋁，13. )壓點刻蝕在增強管和耗盡管的柵極和源極上，開出封裝時用來金絲 焊接的區(qū)域，直接干法刻蝕到底，刻蝕干凈保護的鈍化層。有益效果在原有的傳統(tǒng)高壓VDMOS工藝平臺上，通過對工藝步驟的調整， 增加了一次光刻注入，實現了在同一塊IC上同時做增強型和耗盡型VDMOS。工
藝步驟簡單，與傳統(tǒng)工藝兼容性高，成本低，極其有利于推動國內開關電源類IC (集成電路)設計與產業(yè)化。


圖1是常規(guī)VDM0S工藝流程示意圖。圖2是本發(fā)明調整過的帶耗盡管的VDM0S工藝流程示意圖。 圖3是本發(fā)明最終形成的器件的縱向結構示意圖。
具體實施方式
采用的N(100)摻砷襯底的VDM0S材料片，電阻率小于0.005Q ，CM，外延厚 度55um，外延電阻率24 Q CM。在2000*2500n m的芯片面積上，采用條形 原胞設計，多晶柵極寬度llPm，增強管包圍耗盡管的布局方式，進行了相應的 試驗版圖設計。按照調整過的帶耗盡管的VDMOS工藝流程，成功的在同一塊IC 上同時做增強型和耗盡型VDMOS具體的實現方式如下-1. )場區(qū)氧化，氧化層厚度9900 11000 A。2. )有源區(qū)光刻，腐蝕。去掉有源區(qū)內的氧化層。3. ) JFET注入注入能量100kev;注入劑量1.2E12;雜質類型為磷。此注 入的目的主要是為了降低VDMOS的JFET電阻。4. ) P+光刻，硼注入注入能量80kev;注入劑量1.0E15;雜質類型為硼， 主要是要形成高壓終端的P+環(huán)。5. ) Pwell(p阱)光刻，注入，推結深注入能量80kev;注入劑量2.1E13; 雜質類型為硼。退火條件115(TC氮氣110分鐘。6. )耗盡管VT光刻，注入注入能量140kev;注入劑量2.3E12;雜質類型 為砷。耗盡管的最終耗盡區(qū)結深最好不要超過500 A，否則耗盡管特性會變得不 夠穩(wěn)定。所以這里采用雜質類型為砷。7. )柵氧化柵氧厚度1000±20 A。8. )多晶硅柵極淀積、摻雜，光刻，刻蝕柵氧后應立刻進爐管進行多晶淀 積，以免表面粘污。多晶淀積6000A，最好采用注入的磷摻雜。9. )源極N+光刻，注入，推結深注入能量150kev;注入劑量5.0E15;雜
質類型為砷。用來形成VDMOS的源極。10. )接觸孔光刻，刻蝕釆用干加濕的方法刻蝕，以得到良好源極歐姆接 觸的表面狀態(tài)。11. )接觸孔注入注入能量80kev;注入劑量L0E15;雜質類型為硼。主 要的目的是為了增加歐姆接觸的良好性，降低反向二極管的正向導通壓降。12. )蒸鋁，腐蝕鋁鋁厚3ym，可以提高電流能力和可靠性，。13. )壓點刻蝕。按照如上工藝步驟，最終形成的器件參數如下單管耐壓到達675V;增強管開啟2.0V;耗盡管開啟-2.0V。參數均達到設計
權利要求
1.一種增強型和耗盡型垂直雙擴散型場效應管單片集成制作工藝，其特征在于該制作工藝具體的實現方式如下采用N(100)摻砷襯底，1.)場區(qū)氧化芯片整片氧化，氧化層厚度為9900～11000，2.)有源區(qū)光刻，腐蝕將片內要形成增強管和耗盡管的區(qū)域以及形成高壓終端的區(qū)域打開，將這些區(qū)域的氧化層去掉，3.)JFET注入整片注入，由于場區(qū)厚氧化層的存在，構成自對準注入，只有有源區(qū)的位置被注入；能量90kev～110kev；注入劑量1.1E12～1.3E12；雜質類型為磷，4.)P+光刻，硼注入在高壓終端的位置注入，注入能量70kev～90kev；注入劑量9E14～1.1E15；雜質類型為硼，要形成高壓終端的P+環(huán)，5.)Pwell光刻，注入，推結深在增強管和耗盡管的區(qū)域，注入能量70kev～90kev；注入劑量2.0E13～2.2E13；雜質類型為硼，退火條件1150℃氮氣110分鐘，6.)耗盡管VT光刻，注入在形成耗盡管的區(qū)域注入，注入能量130kev～150kev；注入劑量2.2E12～2.4E12；雜質類型為砷，7.)柵氧化整片氧化，在增強管和耗盡管的區(qū)域氧厚度達到990～1100，8.)多晶硅柵極淀積、摻雜，光刻，刻蝕柵氧后應立刻進爐管進行多晶淀積，以免表面粘污，多晶淀積厚度5500～6500，9.)源極N+光刻，注入，推結深在增強管和耗盡管區(qū)域內，要形成VDMOS的源極區(qū)域做N+，注入能量140kev～160kev；注入劑量4.5E15～5.5E15；雜質類型為砷，10.)接觸孔光刻，刻蝕在增強管和耗盡管以及和多晶柵極上，開出鋁接觸用的接觸孔，采用先干后濕的方法，先干法刻蝕2100～2300，然后濕法漂凈剩余的氧化層，11.)接觸孔注入整片注入，由于只有孔開出來的區(qū)域是沒有厚氧化層的，實際上也就只有孔的位置會被注入，注入能量70kev～90kev；注入劑量9.0E14～1.1E15注入能量；雜質類型為硼，增加歐姆接觸的良好性，降低反向二極管的正向導通壓降，12.)蒸鋁，腐蝕鋁整片蒸鋁，鋁厚3μm。厚鋁可以提高電流能力和可靠性，然后腐蝕掉有VDMOS源區(qū)和多晶柵極外的鋁，13.)壓點刻蝕在增強管和耗盡管的柵極和源極上，開出封裝時用來金絲焊接的區(qū)域，直接干法刻蝕到底，刻蝕干凈保護的鈍化層。
2.根據權利要求1所述的增強型和耗盡型垂直雙擴散型場效應管單片集 成制作工藝，其特征在于采用的N(100)摻砷襯底的VDM0S材料片，電阻率小于 0.005Q *CM，外延厚度55ym，外延電阻率24 Q CM。
全文摘要
增強型和耗盡型垂直雙擴散型場效應管單片集成制作工藝是一種用于在同一塊IC上同時制作高壓(650V)共漏的增強型和耗盡型VDMOS的工藝方法，VDMOS的材料片是采用的N(100)摻砷襯底，電阻率小于0.005Ω·CM，外延厚度55μm，外延電阻率24Ω·CM。耐壓可以穩(wěn)定的做到650V，最高可以做到700V。為了在增強型的VDMOS表面制作一個耗盡型VDMOS，要對耗盡區(qū)域進行獨立的開啟電壓調節(jié)，即增加一次用VT版的雜質。同時對于工藝過程的前后做了相應的調整。該工藝具有光刻次數少，成本低，制成控制簡單的優(yōu)點。
文檔編號H01L21/70GK101127327SQ20071013152
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權日2007年9月13日
發(fā)明者易法友, 朱偉民, 聶衛(wèi)東, 陳東勤 申請人:無錫市晶源微電子有限公司