[发明专利]垂直双扩散晶体管及其制造方法

说明书

本公开涉及半导体技术领域，提供了一种垂直双扩散晶体管及其制造方法，形成的该VDMOS器件以第一沟槽的中心轴线为轴对称结构，该VDMOS器件在漏极区域通过贯穿至第一埋层上表面的第一沟槽形成金属接触引出漏电极，且引出的漏电极位于该高压VDMOS器件远离衬底的顶部表面。由此可在BCD工艺中集成VDMOS器件，实现了低导通电阻和高电流的驱动能力，且无需从器件结构底部将漏极引出，提高了器件的集成密度。同时以纵向梯度分布的至少两层埋层结构代替漂移区与体区形成PN结，在器件反向击穿时利用连通至第一埋层中注入区的漏电极使该PN结接近平行平面结，有效提高该VDMOS器件的耐压。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，具体涉及一种垂直双扩散晶体管及其制造方法。

背景技术

BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺把双极器件和CMOS器件同时制作在同一芯片上。它综合了双极器件高跨导、强负载驱动能力和CMOS集成度高、低功耗的优点，使其互相取长补短，发挥各自的优点。采用Bipolar/CMOS/DMOS整合的BCD工艺，将通常有的3种不同的工艺类型结合起来：bipolar针对模拟控制；CMOS针对数字控制；DMOS针对处理在芯片或系统上管理中出现高电压大电流，实现系统的软启动和功率输出。由于BCD工艺综合了以上三种器件各自的优点，这使基于BCD的产品可以集成复杂的控制功能，使它已成为功率集成电路的主流工艺技术。对于BCD工艺可以针对不同的电路选择不同的器件来达到相应子电路的最优化，实现整个电路的低功耗、高集成度、高速度、高驱动能力、大电流的要求。

BCD工艺中高压器件通常是以横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(Lateral double-diffused Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，LDMOSFET)为主的，LDMOS器件是一种良好的半导体，满足了高耐压，实现了功率控制等方面的要求。LDMOS是DMOS的一种，LDMOS作为一种近似于传统的场效应晶体管(FET)器件的一种场效应晶体器件，主要包括在半导体衬底上形成沟道区域所分隔的源漏区域，并依次于沟道区域上方形成栅电极。

为了获得更高耐压规格的LDMOS器件，需要不断增加漂移区长度，而随着漂移区长度的拉长，电场会在器件表面附近集中，这就需要调整漂移区浓度，甚至在漂移区中增加与之杂质类型相反的区域，该项技术叫做降低表面电场(RESURF)技术。

但相比于LDMOS器件，垂直双扩散晶体管(Vertical Double-diffused MOSFET，VDMOS)器件具有更低导通电阻，以及更高击穿电压的优点，但由于器件结构需要将器件底部的漏极引出，因此VDMOS很少应用在传统BCD工艺中。

如图1所示，以N型的VDMOS器件为例，传统的一种应用于BCD工艺中的VDMOS器件100包括：在P型衬底101上依次层叠设置的N型埋层102、N型外延层103和N型漂移区104，位于漏极区域从N型埋层102引出的高压N型深阱1051、位于N型漂移区104上的源极区域和漏极区域之间的沟槽氧化层106、间隔设置在N型漂移区104上的源极P型掺杂区1052和1053，设置在N型漂移区104上且横跨在源极P型掺杂区1052和1053之间的栅极结构，该栅极结构包括依次层叠的栅氧化层107和多晶硅层108，高压N型深阱1051上形成有N型第一注入区1091，该N型第一注入区1091金属接触引出到漏电极Drain，源极P型掺杂区1052上形成有P型第二注入区1092和N型第一注入区1093，该P型第二注入区1092和N型第一注入区1093金属接触并共同引出到源电极Source，源极P型掺杂区1053上形成有P型第二注入区1094和N型第一注入区1095，该P型第二注入区1094和N型第一注入区1095金属接触并共同引出到源电极Source，而栅极结构利用多晶硅层108表面形成金属接触引出到栅电极Gate。