具有防靜電保護結構的低壓MOSFET器件及其制造方法技術

本發明專利技術涉及一種具有防靜電保護結構的低壓MOSFET器件及其制造方法，其靜電保護區包括位于第一導電類型漂移區內上部的第二導電類型阱區以及位于所述第二導電類型阱區上方的絕緣支撐層，所述第二導電類型阱區貫穿終端保護區，絕緣支撐層位于半導體基板的第一主面上并與所述第二導電類型阱區相接觸；在所述絕緣支撐層上設有多晶硅二極管組，所述多晶硅二極管組包括第一二極管以及第二二極管，所述第一二極管的陰極端與第二二極管的陰極端連接，第一二極管的陽極端與上方的柵極金屬歐姆接觸，第二二極管的陽極端與上方的源極金屬歐姆接觸。本發明專利技術結構緊湊，與現有工藝步驟兼容，提高具有ESD保護的器件耐壓，降低制造成本，安全可靠。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種MOSFET器件及其制造方法，尤其是一種具有防靜電保護結構的低壓MOSFET器件及其制造方法，屬于半導體MOSFET器件的

技術介紹
功率MOSFET器件在封裝、包裝、運輸、裝配及使用過程中容易出現靜電釋放（Electro-Staticdischarge）現象，靜電會使得柵源間絕緣介質被擊穿，從而導致器件失效。為追求更高的成品率、器件可靠性，越來越多MOSFET要求帶有ESD保護設計。現有工藝設計中普遍設計方法是在柵極和源極間并聯接入多晶硅二極管組，當有靜電發生時，二極管組能夠先于柵極氧化層被擊穿，瞬間泄放電壓電流，從而保護MOSFET不被損壞。普通帶ESD保護結構的VDMOSFET的設計要有場氧結構，場氧層厚度一般是6000à-10000à之間，具體根據器件性能和工藝水平而定，場氧發揮兩個作用，一是作為終端耐壓結構使用，二是充當多晶硅二極管組結構的絕緣墊層，在設計制造中，場氧層需要1塊光刻版，即會導致工藝流程和生產成本都隨之增加，同時終端場板設計結構也占用了元胞區使用面積，器件綜合性能得不到提高，尤其是低壓MOSFET的特征電阻得不到優化。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種具有防靜電保護結構的低壓MOSFET器件及其制造方法，其結構緊湊，與現有工藝步驟兼容，提高具有ESD保護的器件耐壓，有效降低特征電阻以及降低制造成本，安全可靠。按照本專利技術提供的技術方案，所述具有靜電保護結構的低壓MOSFET器件，在所述MOSFET器件的俯視平面上，包括位于半導體基板上的元胞區以及終端保護區，所述元胞區位于半導體基板的中心區，終端保護區位于元胞區的外圈并環繞包圍所述元胞區；所述終端保護區包括緊鄰元胞區的靜電保護區；在所述MOSFET器件的截面上，所述半導體基板包括位于上方的第一導電類型漂移區以及位于下方的第一導電類型襯底，所述第一導電類型襯底鄰接第一導電類型漂移區，第一導電類型漂移區的上表面形成半導體基板的第一主面，第一導電類型襯底的下表面形成半導體基板的第二主面；其創新在于：在所述MOSFET器件的截面上，所述靜電保護區包括位于第一導電類型漂移區內上部的第二導電類型阱區以及位于所述第二導電類型阱區上方的絕緣支撐層，所述第二導電類型阱區貫穿終端保護區，絕緣支撐層位于半導體基板的第一主面上并與所述第二導電類型阱區相接觸；在所述絕緣支撐層上設有多晶硅二極管組，所述多晶硅二極管組包括第一二極管以及第二二極管，所述第一二極管的陰極端與第二二極管的陰極端連接，第一二極管的陽極端與上方的柵極金屬歐姆接觸，第二二極管的陽極端與上方的源極金屬歐姆接觸。所述終端保護區還包括分壓保護區以及截止保護區，所述截止保護區位于終端保護區的外圈，分壓保護區位于靜電保護區與截止保護區之間；在所述MOSFET器件的截面上，所述分壓保護區內包括至少一個分壓環，所述分壓環采用溝槽結構，所述分壓溝槽位于第二導電類型阱區，分壓溝槽的深度伸入第二導電類型阱區下方的第一導電類型漂移區內；所述分壓溝槽的側壁以及底壁生長有分壓溝槽絕緣柵氧化層，在生長有分壓溝槽絕緣柵氧化層的分壓溝槽內填充有分壓溝槽導電多晶硅，所述分壓溝槽的槽口由絕緣介質層覆蓋，所述絕緣介質層位于半導體基板的第一主面上。在所述MOSFET器件的截面上，所述截止保護區采用溝槽結構，所述截止溝槽位于第二導電類型阱區，截止溝槽的深度伸入第二導電類型阱區下方的第一導電類型漂移區內；所述截止溝槽的側壁及底壁生長有截止溝槽絕緣柵氧化層，在生長有截止溝槽絕緣柵氧化層的截止溝槽內填充有截止溝槽導電多晶硅；截止溝槽鄰近分壓溝槽外側壁的上方設有第一導電類型截止有源區，絕緣介質層覆蓋在與所述截止保護區對應半導體基板的第一主面上；第一導電類型截止有源區上方設有截止金屬，所述截止金屬穿過絕緣介質層后與第一導電類型截止有源區以及截止溝槽導電多晶硅歐姆接觸。在所述MOSFET器件的截面上，元胞區包括若干規則排布且相互平行分布的有源元胞，所述有源元胞采用溝槽結構，所述元胞溝槽從半導體基板的第一主面垂直向下延伸，元胞溝槽的槽底穿過第二導電類型阱區后伸入第一導電類型漂移區，第二導電類型阱區貫穿元胞區；在所述元胞溝槽的側壁及底壁生長有元胞溝槽絕緣柵氧化層，在所述生長有元胞溝槽絕緣柵氧化層的元胞溝槽內填充有元胞溝槽導電多晶硅，在相鄰元胞溝槽間相對應外側壁上方設有第一導電類型元胞有源區，所述第一導電類型元胞有源區、相鄰元胞溝槽間的第二導電類型阱區與半導體基板第一主面上方的源極金屬歐姆接觸，所述源極金屬通過半導體基板第一主面上的絕緣介質層與元胞溝槽導電多晶硅絕緣隔離。一種具有靜電保護結構的低壓MOSFET器件的制造方法，所述低壓MOSFET器件的制造方法包括如下步驟：a、提供具有兩個相對主面的半導體基板，所述兩個相對主面包括第一主面與第二主面，在第一主面與第二主面間包括第一導電類型漂移區以及位于所述第一導電類型漂移區下方的第一導電類型襯底；b、在上述半導體基板的第一主面上淀積硬掩膜層，選擇性地掩蔽和刻蝕所述硬掩膜層，以得到所需貫通硬掩膜層的硬掩膜窗口；c、利用上述硬掩膜窗口對半導體基板的第一主面進行刻蝕，以得到所需的元胞溝槽、分壓溝槽以及截止溝槽；d、去除上述硬掩膜層，并在上述半導體基板的第一主面生成所需的第一氧化層，以得到覆蓋元胞溝槽的側壁及底壁的元胞溝槽絕緣柵氧化層、覆蓋分壓溝槽的側壁及底壁的分壓溝槽絕緣柵氧化層以及覆蓋截止溝槽的側壁及底壁的截止溝槽絕緣柵氧化層；e、在上述半導體基板的第一主面淀積導電多晶硅，所述導電多晶硅覆蓋于半導體基板的第一主面并填充于元胞溝槽、分壓溝槽以及截止溝槽內，刻蝕去除半導體基板第一主面上的導電多晶硅，以得到位于元胞溝槽內的元胞溝槽導電多晶硅、位于分壓溝槽內的分壓溝槽導電多晶硅以及位于截止溝槽內的截止溝槽導電多晶硅；f、在上述半導體基板的第一主面進行第二導電類型雜質離子注入并退火，以得到位于半導體基板第一導電類型漂移區內的第二導電類型阱區，所述第二導電類型阱區從半導體基板的第一主面垂直向下延伸；g、在上述半導體基板的第一主面上淀積第二氧化層，并在所述第二氧化層上淀積靜電保護導電多晶硅；h、選擇性地掩蔽上述靜電保護導電多晶硅，以得到靜電保護離子注入窗口；利用所述靜電保護離子注入窗口進行第二導電類型雜質注入，退火后形成多晶硅二極管組區域；i、選擇性地掩蔽和刻蝕上述第二氧化層以及靜電保護導電多晶硅，去除多晶硅二極管組區域外的第二氧化層以及靜電保護導電多晶硅，以得到絕緣支撐層以及位于所述絕緣支撐層上的多晶硅二極管組；j、在上述半導體基板的第一主面進行第一導電類型雜質離子注入，以得到所需的第一導電類型元胞有源區以及第一導電類型截止有源區；k、在上述半導體基板的第一主面淀積絕緣介質層，所述絕緣介質層覆蓋在半導體基板的第一主面上以及多晶硅二極管組上，并在所述絕緣介質層上刻蝕得到所需的接觸孔；l、在上述絕緣介質層上淀積金屬層，并對所述金屬層進行選擇性地掩蔽和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有靜電保護結構的低壓MOSFET器件，在所述MOSFET器件的俯視平面上，包括位于半導體基板上的元胞區以及終端保護區，所述元胞區位于半導體基板的中心區，終端保護區位于元胞區的外圈并環繞包圍所述元胞區；所述終端保護區包括緊鄰元胞區的靜電保護區；在所述MOSFET器件的截面上，所述半導體基板包括位于上方的第一導電類型漂移區以及位于下方的第一導電類型襯底，所述第一導電類型襯底鄰接第一導電類型漂移區，第一導電類型漂移區的上表面形成半導體基板的第一主面，第一導電類型襯底的下表面形成半導體基板的第二主面；其特征是：在所述MOSFET器件的截面上，所述靜電保護區包括位于第一導電類型漂移區內上部的第二導電類型阱區以及位于所述第二導電類型阱區上方的絕緣支撐層，所述第二導電類型阱區貫穿終端保護區，絕緣支撐層位于半導體基板的第一主面上并與所述第二導電類型阱區相接觸；在所述絕緣支撐層上設有多晶硅二極管組，所述多晶硅二極管組包括第一二極管以及第二二極管，所述第一二極管的陰極端與第二二極管的陰極端連接，第一二極管的陽極端與上方的柵極金屬歐姆接觸，第二二極管的陽極端與上方的源極金屬歐姆接觸。

【技術特征摘要】
1.一種具有靜電保護結構的低壓MOSFET器件，在所述MOSFET器件的俯視平面上，包括位于半導體基板上的元胞區以及終端保護區，所述元胞區位于半導體基板的中心區，終端保護區位于元胞區的外圈并環繞包圍所述元胞區；所述終端保護區包括緊鄰元胞區的靜電保護區；在所述MOSFET器件的截面上，所述半導體基板包括位于上方的第一導電類型漂移區以及位于下方的第一導電類型襯底，所述第一導電類型襯底鄰接第一導電類型漂移區，第一導電類型漂移區的上表面形成半導體基板的第一主面，第一導電類型襯底的下表面形成半導體基板的第二主面；其特征是：
在所述MOSFET器件的截面上，所述靜電保護區包括位于第一導電類型漂移區內上部的第二導電類型阱區以及位于所述第二導電類型阱區上方的絕緣支撐層，所述第二導電類型阱區貫穿終端保護區，絕緣支撐層位于半導體基板的第一主面上并與所述第二導電類型阱區相接觸；在所述絕緣支撐層上設有多晶硅二極管組，所述多晶硅二極管組包括第一二極管以及第二二極管，所述第一二極管的陰極端與第二二極管的陰極端連接，第一二極管的陽極端與上方的柵極金屬歐姆接觸，第二二極管的陽極端與上方的源極金屬歐姆接觸。
2.根據權利要求1所述的具有靜電保護結構的低壓MOSFET器件，其特征是：所述終端保護區還包括分壓保護區以及截止保護區，所述截止保護區位于終端保護區的外圈，分壓保護區位于靜電保護區與截止保護區之間；
在所述MOSFET器件的截面上，所述分壓保護區內包括至少一個分壓環，所述分壓環采用溝槽結構，所述分壓溝槽位于第二導電類型阱區，分壓溝槽的深度伸入第二導電類型阱區下方的第一導電類型漂移區內；所述分壓溝槽的側壁以及底壁生長有分壓溝槽絕緣柵氧化層，在生長有分壓溝槽絕緣柵氧化層的分壓溝槽內填充有分壓溝槽導電多晶硅，所述分壓溝槽的槽口由絕緣介質層覆蓋，所述絕緣介質層位于半導體基板的第一主面上。
3.根據權利要求2所述的具有靜電保護結構的低壓MOSFET器件，其特征是：在所述MOSFET器件的截面上，所述截止保護區采用溝槽結構，所述截止溝槽位于第二導電類型阱區，截止溝槽的深度伸入第二導電類型阱區下方的第一導電類型漂移區內；所述截止溝槽的側壁及底壁生長有截止溝槽絕緣柵氧化層，在生長有截止溝槽絕緣柵氧化層的截止溝槽內填充有截止溝槽導電多晶硅；截止溝槽鄰近分壓溝槽外側壁的上方設有第一導電類型截止有源區，絕緣介質層覆蓋在與所述截止保護區對應半導體基板的第一主面上；第一導電類型截止有源區上方設有截止金屬，所述截止金屬穿過絕緣介質層后與第一導電類型截止有源區以及截止溝槽導電多晶硅歐姆接觸。
4.根據權利要求1所述的具有靜電保護結構的低壓MOSFET器件，其特征是：在所述MOSFET器件的截面上，元胞區包括若干規則排布且相互平行分布的有源元胞，所述有源元胞采用溝槽結構，所述元胞溝槽從半導體基板的第一主面垂直向下延伸，元胞溝槽的槽底穿過第二導電類型阱區后伸入第一導電類型漂移區，第二導電類型阱區貫穿元胞區；在所述元胞溝槽的側壁及底壁生長有元胞溝槽絕緣柵氧化層，在所述生長有元胞溝槽絕緣柵氧化層的元胞溝槽內填充有元胞溝槽導電多晶硅，在相鄰元胞溝槽間相對應外側壁上方設...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱袁正，周永珍，
申請(專利權)人：無錫新潔能股份有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32