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      雙閾值VDMOS器件的制作方法與流程

      文檔序號:11925112閱讀:823來源:國知局
      雙閾值VDMOS器件的制作方法與流程

      本發(fā)明涉及分立器件技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種雙閾值VDMOS器件的制作方法。



      背景技術(shù):

      VDMOS器件是分立器件的中的一個重要功率器件,使用范圍廣泛,功率VDMOS器件由于在耐壓、電流能力、導(dǎo)通電阻等方面固有的優(yōu)點,是武器裝備體系中不可或缺的關(guān)鍵基礎(chǔ)元器件,它為電子設(shè)備提供所需形式的電源和電機設(shè)備提供驅(qū)動,無論機載、艦載、星用、導(dǎo)彈還是雷達(dá)、衛(wèi)星等武器裝備,幾乎一切電子設(shè)備和電機設(shè)備都需要使用功率VDMOS器件。

      常規(guī)的VDMOS器件是電壓控制器件,在柵極施加一定的電壓,使器件溝道表面反型,形成連接源區(qū)和漏區(qū)的導(dǎo)電溝道,其結(jié)構(gòu)如圖1。常規(guī)VDMOS器件為單閾值電壓控制,而隨著功率應(yīng)用設(shè)備對多功能性的要求,制備具有雙閾值的多功能VDMOS器件具有很大實際應(yīng)用價值。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      本發(fā)明的目的在于提供一種雙閾值VDMOS器件的制作方法,該方法打破常規(guī)器件單閾值控制,通過設(shè)計和工藝實現(xiàn)了VDMOS器件的雙閾值電壓控制,實現(xiàn)了其多功能的應(yīng)用,打開了器件多功能應(yīng)用的大門,簡化電路,更進(jìn)一步推進(jìn)產(chǎn)品小型化,推廣器件的廣泛使用。

      本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:

      一種雙閾值VDMOS器件的制作方法,該方法首先在外延片上依次沉積柵氧化層和多晶硅,制備多晶硅柵極;然后形成P體區(qū)和N+源區(qū),再在多晶硅上淀積絕緣層并在絕緣層兩端形成接觸孔,接觸孔內(nèi)賤射金屬鋁;其中:所述P體區(qū)的形成過程采用如下步驟后,獲得具有兩個閾值電壓的VDMOS器件:

      (1)第一次光刻:制備多晶硅柵極后,光刻P-離子注入窗口,在柵極兩側(cè)形成兩個p阱區(qū)Ⅰ;

      (2)第一次注入:在步驟(1)形成的兩個p阱區(qū)Ⅰ內(nèi)注入P型離子,退火后形成兩個P體區(qū)Ⅰ;

      (3)第二次光刻:對步驟(2)形成的一個P體區(qū)Ⅰ再次進(jìn)行光刻,形成P-離子注入窗口;

      (4)第二次注入:在步驟(3)形成的P-離子注入窗口中注入P型離子,退火后形成與另一側(cè)具有不同摻雜濃度的P體區(qū)Ⅱ。

      步驟(2)中,在兩個p阱區(qū)Ⅰ內(nèi)注入P型離子的種類和劑量相同,形成的兩個P體區(qū)Ⅰ的摻雜濃度相同。

      步驟(3)中形成的P-離子注入窗口與步驟(1)中同側(cè)窗口區(qū)域相同。

      步驟(4)中注入的P型離子與步驟(2)中注入的P型離子種類相同時,P體區(qū)Ⅰ電壓VT1<P體區(qū)Ⅱ電壓VT2,隨著柵極電壓VGS的增大,VT1先開啟,此時半個器件開始導(dǎo)通,此時閾值電壓為VT1,柵極電壓VGS繼續(xù)增大,當(dāng)VGS>VT2時,整體器件開始導(dǎo)通,閾值電壓為VT2。

      步驟(4)中注入的P型離子與步驟(2)中注入的P型離子種類不同時,P體區(qū)Ⅰ電壓VT1>P體區(qū)Ⅱ電壓VT2,隨著柵極電壓VGS的增大,VT2先開啟,此時半個器件開始導(dǎo)通,此時閾值電壓為VT2,柵極電壓VGS繼續(xù)增大,當(dāng)VGS>VT1時,整體器件開始導(dǎo)通,閾值電壓為VT1。

      本發(fā)明方法設(shè)計思路如下:

      P-濃度即VDMOS的溝道濃度,直接決定閾值電壓的大小。對VDMOS的P-區(qū)進(jìn)行濃度調(diào)整,在不更改整體工藝流程的情況下,實現(xiàn)P-的濃度變化,達(dá)到兩個自己設(shè)計的目標(biāo)濃度,從而實現(xiàn)雙閾值,實現(xiàn)多功能的VDMOS器件。

      附圖說明

      圖1為常規(guī)VDMOS器件結(jié)構(gòu)示意圖。

      圖2為本發(fā)明雙閾值VDMOS的結(jié)構(gòu)圖。

      圖中:G為柵極電壓,D為漏極電壓,S為源電壓。

      具體實施方式

      以下結(jié)合附圖和實施例詳述本發(fā)明。

      常規(guī)VDMOS器件結(jié)構(gòu)如圖1,為單閾值控制器件,其制作工藝流程如下:

      1、場氧:氧化層800nm,溫度1000℃;

      2、P+環(huán)光刻:第一次光刻,光刻P+環(huán);

      3、P+注入:硼注入,注入能量80kev,注入劑量5E13;

      4、P+退火:溫度1150℃,時間2小時,氧化層500nm;

      5、Active光刻:第二次光刻,ACT光刻;

      6、柵氧化:氧化層100nm,溫度850℃;

      7、多晶硅淀積:多晶厚度650nm;

      8、磷擴散:溫度870℃,通源30分鐘;

      9、p-well光刻:第三次光刻,光刻p-well;

      10、p-well注入:硼注入,注入能量80kev,注入劑量8E13;

      11、p-well退火:溫度1150℃,時間2小時;

      12、Source光刻:第四次光刻,源光刻;

      13、Source注入:磷注入,注入能量65kev,注入劑量1E16;

      14、退火:溫度890℃,時間30分鐘;

      15、PSG淀積:厚度1000nm;

      16、PSG退火:溫度890℃,時間30分鐘;

      17、接觸孔光刻:第五次光刻,光刻孔;

      18、濺射:濺射Al-Si-Cu,厚度3.0μm;

      19、金屬光刻:第六次光刻,刻金屬連線;

      20、合金:合金溫度420℃,時間30分鐘

      21、鈍化:SIO2/Si3N4雙層鈍化;

      22、鈍化光刻:第七次光刻,刻出PAD點;

      23、背面減?。簻p薄厚度320μm;

      24、背面蒸發(fā):TI-NI-Ag三層金屬。

      在上述現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上,本發(fā)明對第9-11步形成P體區(qū)的工藝過程進(jìn)行改進(jìn),通過增加一次光刻P-well和再一次的P-注入,根據(jù)自己的設(shè)計要求,選擇注入劑量,最終獲得具有兩個閾值電壓的VDMOS器件(圖2)。具體工藝過程以VDMOS的單胞結(jié)構(gòu)說明如下:

      (a)第一次光刻:制備多晶硅柵極后,光刻P-離子注入窗口,在柵極兩側(cè)形成兩個p阱區(qū)Ⅰ;

      (b)第一次注入:在步驟(1)形成的兩個p阱區(qū)Ⅰ內(nèi)注入P型離子,退火后形成兩個P體區(qū)Ⅰ;在兩個p阱區(qū)Ⅰ內(nèi)注入P型離子的種類和劑量相同,形成的兩個P體區(qū)Ⅰ的摻雜濃度相同。

      (c)第二次光刻:對步驟(2)形成的一個P體區(qū)Ⅰ再次進(jìn)行光刻,形成P-離子注入窗口(形成p阱區(qū)Ⅱ);該P-離子注入窗口與步驟(1)中同側(cè)窗口區(qū)域相同。

      (d)第二次注入:在步驟(3)形成的P-離子注入窗口中(p阱區(qū)Ⅱ中)注入P型離子(覆蓋另一側(cè)區(qū)域不注入),退火后形成與另一側(cè)具有不同摻雜濃度的P體區(qū)Ⅱ。

      實施例1

      步驟(b)中,注入P-的劑量為8E13,工藝全部結(jié)束后形成閾值電壓3V;

      步驟(d)中,注入P-的劑量為6E14,工藝結(jié)果后形成P體區(qū)Ⅱ的閾值電壓為5V。這樣就形成了雙柵極電壓3V和5V。

      實施例2

      步驟(b)中,注入P-的劑量為1E13,工藝全部結(jié)束后形成閾值電壓2V;

      步驟(d)中,注入P-的劑量為6E13,工藝結(jié)果后形成P體區(qū)Ⅱ的閾值電壓為4V。這樣就形成了雙柵極電壓2V和4V。

      本發(fā)明器件形成后,會出現(xiàn)兩個閾值電壓VT1和VT2,關(guān)系如下:

      (1)步驟(d)中注入的P型離子與步驟(b)中注入的P型離子種類相同時,P體區(qū)Ⅰ電壓VT1<P體區(qū)Ⅱ電壓VT2,隨著柵極電壓VGS的增大,VT1先開啟,此時半個器件開始導(dǎo)通,此時閾值電壓為VT1,柵極電壓VGS繼續(xù)增大,當(dāng)VGS>VT2時,整體器件開始導(dǎo)通,閾值電壓為VT2。

      (2)步驟(d)中注入的P型離子與步驟(b)中注入的P型離子種類不同時,P體區(qū)Ⅰ電壓VT1>P體區(qū)Ⅱ電壓VT2,隨著柵極電壓VGS的增大,VT2先開啟,此時半個器件開始導(dǎo)通,此時閾值電壓為VT2,柵極電壓VGS繼續(xù)增大,當(dāng)VGS>VT1時,整體器件開始導(dǎo)通,閾值電壓為VT1。

      為了器件控制方便,可以引出兩個電極G1和G2進(jìn)行器件的控制。

      上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點,其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施,并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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