專利名稱：溝槽高壓p型金屬氧化物半導體管的制作方法
技術領域：
溝槽高壓P型金屬氧化物半導體管技術領域本發明是一種金屬氧化物半導體管，尤其是溝槽髙壓P型金屬氧化物半導體管。
背景技術：
MOS (金屬氧化物半導體)型高壓器件具有開關特性好、功耗小等優點，更 為重要的是金屬氧化物半導體型高壓器件易于兼容標準低壓余屬氧化物半導體工 藝，降低芯片的生產成本。金屬氧化物半導體型髙壓器件向著兩個方向發展橫 向金屬氧化物半導體型高壓器件和垂直導電金屬氧化物半導體型高壓器件。其中 垂直導電金屬氧化物半導體型高壓器件將漏區、漂移區和溝道區從硅片表面分別 轉移到硅片的底部和體內，與橫向金屬氧化物半導體型高壓器件相比，單個管芯 占用的硅片面積大大減小，從而在相同的版圖面積上可以得到大的工作電流。目 前常用的兩種垂直導電金屬氧化物半導體型高壓器件結構是VDMOS和UMOS。 與VDMOS相比，UMOS采用縱向溝道且不存在JFET電阻，因此在導通電阻和 開關特性方面更有優勢。技術內容本發明提供一種擊穿電壓在50V以上、工作電流在100mA以上且與標準外延 CMOS (互補型金屬氧化物半導體)工藝相兼容的溝槽高壓P型金屬氧化物半導 體管。本發明采用如下技術方案一種溝槽髙壓P型金屬氧化物半導體管，包括兼做襯底的P型漏區，在P型 漏區上設有P型外延，在P型外延上設有N型阱，在N型阱上設有P型源區和N 型接觸孔，在N型阱及P型外延內設有溝槽，在溝槽內填充有二氧化硅，在溝槽 內還設有多品硅柵且多晶硅柵的位置高度與N型阱的高度相對應，在溝槽的周圍 設有N型區，在多晶硅柵與N型阱之間設有柵氧化層，在多晶硅柵及P型源區的 上方覆有二氧化硅，在P型源區及N型接觸孔上連接有鋁引線。本發明的溝槽髙壓P型金屬氧化物半導體管是一種縱向溝道垂直導電金屬氧 化物半導體型高壓器件，它巧妙利用體內耗盡層分壓的方法，大大改善了器件特 性。該器件的優勢在更大工作電壓領域將得到更大的體現。與現有技術相比，本發明具有如下優點(1)本發明在溝槽側壁上引入一個或多個N型區。關態時，這些N型區被 耗盡，有效分擔了髙壓，并在器件縱向方向上形成三個或更多個峰值電場，有效 緩解了器件溝槽底的大電場，大大提高了器件的擊穿電壓。(2)本發明在溝槽側 壁上引入N型區，可使器件在相同的擊穿電壓下，外延濃度增加、外延厚度減小， 這將使導通電阻大大減小，從而顯著改善器件的導通電流和開關特性。(3)本發 明通過在溝槽下引入厚氧化層，有效減小了器件的柵漏電容，從而減小了器件的 柵漏電荷，顯著提高了器件的驅動能力和開關速度。(4)本發明在溝槽側壁上的 N型區個數可根據實際情況靈活設計，這為設計者提供了一個在器件特性和制造 成本之間折中的選擇，器件工作電壓越髙，本發明優勢越明顯。(5)本發明所引 入的深槽刻蝕、體內注入N型區以及其它工藝歩驟都可以在標準低壓外壓CMOS 工藝線上實現，故本發明具有兼容性好、可靠性髙、制造成本低、易產業化等優 點。(6)在溝槽側壁引入N型區后，與溝槽底部的N型區形成一個完整的分壓系 統，可以更好地降低溝槽底部及拐角處的電場，提高器件的耐壓，同時降低器件 的導通電阻。


圖1是本發明的結構示意圖。圖2是本發明的實施例結構示意圖。
具體實施方式實施例1參照圖l, 一種溝槽高壓P型金屬氧化物半導體管，包括兼做襯底的P型漏區l，在P型漏區1上設有P型外延2,在P型外延2上設有N型阱3，在N型 阱3上設有P型源區4和N型接觸孔5，在N型阱3及P型外延2內設有溝槽6， 在溝槽6內填充有二氧化硅8,在溝槽6內還設有多晶硅柵9且多晶硅柵9的位置 髙度與N型阱3的高度相對應，在溝槽6的周圍設有N型區，在多晶硅柵9與N 型阱3之間設有柵氧化層11 ，在多晶硅柵9及P型源區4的上方覆有二氧化硅10, 在P型源區4及N型接觸孔5上連接有鋁引線12,上述N型區可以采用多種更 為具體的技術措施，它可以是N型環72，也可以是N型底71,還可以在溝槽周 圍同時設置N型底71及N型環72，在本實施例中，參照圖2， N型區為N型環 72且該N型環72位于溝槽6的側壁上N型區為N型底71且該N型底71位于 溝槽6的端部，N型環72可以采用l個、2個或更多個，具體數量可為耐壓每 增加100V,在溝槽側壁上增加2個P型環。
權利要求1、 一種溝槽高壓P型金屬氧化物半導體管，其特征在于包括兼做襯底的P型漏區(1)，在P型漏區(1〉上設有P型外延(2),在P型外延(2)上設有N型 阱(3)，在N型阱(3)上設有P型源區(4)和N型接觸孔(5),在N型阱(3) 及P型外延(2)內設有溝槽(6),在溝槽(6)內填充有二氧化硅(8),在溝槽 (6)內還設有多晶硅柵(9)且多晶硅柵(9)的位置髙度與N型阱(3)的高度 相對應，在溝槽(6)的周圍設有N型區，在多晶硅柵(9)與N型阱(3)之間 設有柵氧化層(11)，在多晶硅柵(9)及P型源區(4)的上方覆有二氧化硅(10)， 在P型源區(4)及N型接觸孔(5)上連接有鋁引線(12)。
2、 根據權利要求1所述的溝槽髙壓P型金屬氧化物半導體管，其特征在于N 型區為N型環(72)且該N型環(72)位于溝槽(6)的側壁上。
3、 根據權利要求1或2所述的溝槽髙壓P型金屬氧化物半導體管，其特征在 于N型區為N型底(71)且該N型底(71)位于溝槽(6)的端部。
專利摘要本實用新型公開了一種溝槽高壓P型金屬氧化物半導體管，包括兼做襯底的P型漏區，在P型漏區上設有P型外延，在P型外延上設有N型阱，在N型阱上設有P型源區和N型接觸孔，在N型阱及P型外延內設有溝槽，在溝槽內填充有二氧化硅，在溝槽內還設有多晶硅柵且多晶硅柵的位置高度與N型阱的高度相對應，在溝槽的周圍設有N型區，在多晶硅柵與N型阱之間設有柵氧化層，在多晶硅柵及P型源區的上方覆有二氧化硅，在P型源區及N型接觸孔上連接有鋁引線。本發明的溝槽高壓P型金屬氧化物半導體管是一種縱向溝道垂直導電金屬氧化物半導體型高壓器件，它巧妙利用體內耗盡層分壓的方法，改善了器件特性。該器件的優勢在更大工作電壓領域將得到更大的體現。
文檔編號H01L29/66GK201038163SQ20072003552
公開日2008年3月19日 申請日期2007年3月30日 優先權日2007年3月30日
發明者俠 劉, 孫偉鋒, 喆 戈, 時龍興, 易揚波, 陸生禮 申請人:東南大學