[发明专利]双扩散金属氧化物晶体管制作方法及晶体管器件

说明书

本发明提供了一种双扩散金属氧化物晶体管制作方法和一种双扩散金属氧化物晶体管器件，其中，双扩散金属氧化物晶体管制作方法包括：在N型硅半导体外延层的表面依次生长栅氧化层和淀积多晶硅层，在多晶硅层上形成多晶硅窗口；通过多晶硅窗口向N型硅半导体外延层注入掺杂元素，形成P型体区；通过多晶硅窗口向P型体区注入N型掺杂元素，形成源极区域；向多晶硅窗口第一次注入P型掺杂元素，在多个源极区域之间形成P型阱区；在形成有P型阱区的衬底上淀积介质层；打开多晶硅窗口区域中的源极接触孔，去除接触孔内的部分氧化硅；向接触孔第二次注入P型掺杂元素，以增加P型阱区的结深。本发明优化了元胞结构，降低了晶体管基区电阻，获得更好的抗雪崩冲击能力。

技术领域

本发明涉及半导体器件及其工艺制造领域，具体而言，涉及一种双扩散金属氧化物晶体管制作方法和一种双扩散金属氧化物晶体管器件。

背景技术

随着电源适配器、逆变器、HID照明灯、LED驱动等电路的大量使用，半导体晶体管也被越来越多的使用，在DMOS（Double-diffused Metal Oxide Semiconductor，双扩散金属氧化物半导体晶体管）制造领域，随着市场竞争的日趋激烈，不断提高器件的可靠性变得越来越重要，而EAS（Energy Avalanche Stress，单脉冲雪崩击穿能量）能力是衡量DMOS器件牢固性的一项重要指标，它是表征器件抗雪崩冲击能力的参数，EAS能力越强表示可靠性越好。

现有技术中，传统DMOS的P+（重掺杂P型阱区）元胞结构如图1所示，P+的注入工艺为Spacer（侧墙）阻挡注入，其内部寄生晶体管的原理图如图2所示。以NPN型DMOS管为例，寄生晶体管的工作原理为：DMOS管内部的寄生晶体管为NPN结构，其中源极区（N+）、P体区（P-Body）和漏极区（N-EPI）分别对应寄生管的发射区、基区和集电区。图2中示出的R_b为基区的等效电阻，虽然在设计上已经将寄生管的发射区与基区短接，但如果雪崩电流足够大，一旦R_b上降落的压降超过0.7V，此时寄生管的V_BE结仍然会正向导通，使寄生管开启，DMOS管将失去控制，过大的持续电流将导致器件内部的结温迅速升高，严重时甚至直接烧毁器件，发生EAS失效。

寄生晶体管的开启是有害的，根据其工作原理，在电流一定时，基区等效电阻R_b上降落的压降与R_b的大小成正比，工艺上可以通过减小R_b的方法来抑制它的过早开启。根据图2所示，R_b受到P-Bdoy与P+的综合影响，通常P+的掺杂浓度远高于P-Bdoy，所以R_b的阻值大小主要取决于P+的掺杂浓度与结深。

因此如何提升P+的掺杂浓度和结深从而提高DMOS管的EAS能力成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种双扩散金属氧化物晶体管制作方法，优化了元胞结构，降低了晶体管基区电阻，获得更好的抗雪崩冲击能力。

有鉴于此，根据本发明的一个方面，提供了一种双扩散金属氧化物晶体管制作方法，包括：在N型硅半导体衬底上形成N型硅半导体外延层之后，在N型硅半导体外延层的表面依次生长栅氧化层和淀积多晶硅层，通过光刻及刻蚀在多晶硅层上形成多晶硅窗口；通过多晶硅窗口向N型硅半导体外延层注入掺杂元素，形成P型体区；通过多晶硅窗口向P型体区注入N型掺杂元素，形成源极区域；向多晶硅窗口第一次注入P型掺杂元素，在多个源极区域之间形成P型阱区；在形成有P型阱区的衬底上淀积介质层；打开所述多晶硅窗口区域中的源极接触孔，去除源极接触孔内的部分氧化硅，以在P型阱区中形成沟槽；向源极接触孔第二次注入P型掺杂元素，以增加P型阱区的结深。