CN102637743B - 一种功率器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种功率器件及其制造方法，通过在器件电流集中区域的局部调整，去除部分发射区第一类型区，使发射区第一类型区形成间隔分布，消除电子注入，防止发射区第一类型区、沟道区和外延层、集电区第二类型区构成的PN结正向导通，避免了由发射区第一类型区、沟道区、外延层和集电区构成寄生晶闸管开启，由于不需要额外增加工艺步骤，有利于降低工艺成本，进一步地，本发明基于SOI衬底的功率器件及其制造方法中，有多种实现形式，可以在实际中灵活使用，涉及到的器件调整只限于局部，大大降低了对器件整体性能的影响，在维持器件原有特性和尺寸的基础上，提高了器件在大电流下的抗闩锁能力。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种功率器件及其制造方法。
背景技术
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种典型功率器件，可以广泛的应用在PDP(plasma display panel)驱动电路中，例如专利CN101179097A，其传统器件结构如图1～图2所示。图1是现有技术中一种IGBT器件的平面示意图，图2是图1沿A－A′的剖面示意图；结合图1和图2，功率器件结构包括：衬底，位于所述衬底中的发射区和集电区，所述衬底由硅衬底1、埋氧层2和N型外延层4组成，所述N型外延层4中形成漂移区，所述发射区由P型沟道区5和发射区NN区14构成，发射区由发射极8引出，所述集电区由集电区PP区12和N型缓冲区11构成，集电区由集电极6引出，栅极17将多晶栅9引出，所述多晶硅9部分位于所述栅氧7上并部分位于所述发射区上，所述多晶硅9与所述发射区通过栅氧13隔离，其中发射区的NN区14、多晶栅9和栅极17呈椭圆环形，所述集电区呈椭圆形。
如图2所示，当IGBT器件工作时，发射极8施加低电压，集电极6施加高电压，当栅极17施加电压大于阈值电压时，沟道区5栅氧表面反型形成沟道，空穴和电子注入漂移区，进行电导调制，形成电流。
图3是现有技术中典型IGBT器件中寄生晶闸管结构，如图3所示，所述IGBT器件内部由发射区的NN区14、P型沟道区5、漂移区和集电区12构成寄生晶闸管结构，发射区的NN区14、P型沟道区5、漂移区构成寄生NPN管Q1，P型沟道区5、漂移区和集电区12构成寄生PNP管Q2、沟道区寄生电阻Rb和漂移区电阻Rw。当电流在沟道区寄生电阻Rb、漂移区电阻Rw上的压降大于正向PN结(通常0.6V)，器件就进入闩锁状态，电流急剧上升，最终导致器件过热烧毁。因此在器件使用过程中要避免这种状态的发生。
图4是现有技术中典型IGBT器件改进结构，结合图2和图4，在现有技术中，一种改进的抑制寄生晶闸管的技术方案，是在IGBT器件的发射区增加一个深结掺杂区-深结的发射区P+注入区16，以减小沟道区寄生电阻Rb，从而抑制闩锁的发生。
然而，器件在大电流工作状态下，局部区域会出现电流密度过高。图5a是现有技术中SOI衬底一典型IGBT器件的电流集中平面示意图；图5b是现有技术中SOI衬底另一典型IGBT器件的电流集中平面示意图；结合图1、图5a和图5b所示，设置于沟道区5中的发射区环绕设置于阱区中的集电区，在常见的功率器件中所述集电极区呈椭圆形或多边形，例如八边形，所述沟道区呈环形，与所述阱区相应地呈椭圆环形或多边环形，例如八边环形。
由于椭圆形或多边形及环形的形状，在发射区与所述集电区相应地中间区域上平缓直线区域，所述发射区与所述集电区的尺寸相近，因此电流Ie平行发射，分布平缓，则对应的电流区域100视为电流均匀分布区；而在上下两端部区域，所述发射区与所述集电区的弧度尺寸差别较大，尤其是在上下两顶端处，因此电流Ie呈伞状分散发射，故极易集中在所述集电区的上下两端部区域，尤其是上下两顶端处，则对应的电流区域200和电流区域300视为电流集中分布区。对于电流集中分布区，采用深结的技术方案，不能有效的减小漂移区电阻Rw电阻，该区域成为薄弱环节，大电流下闩锁仍会发生，使器件失效。
在现有技术中IGBT器件内部由发射区的NN区、P型沟道区、漂移区和集电区的PP区构成寄生晶闸管结构，在大电流工作状态下，局部区域会出现电流密度过高，导致该区域成为薄弱环节，发生闩锁，使器件失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于SOI衬底的功率器件及其制造方法，抑制寄生晶闸管开启，提高了器件在大电流下的抗闩锁能力
为解决上述技术问题，本发明提供了一种功率器件，包括：衬底，在所述衬底中形成有阱区；第一类型的缓冲区，设置于所述阱区中；集电区，包括集电区第二类型区，所述集电区设置于所述缓冲区中；沟道区，设置于所述衬底中，并环绕所述阱区；发射区，设置于所述沟道区中；所述集电区流向发射区的电流分为电流均匀分布区和电流集中分布区，在所述电流集中分布区内抑制所述发射区与所述集电区之间发射载流子的效率。
进一步的，所述发射区包括发射区第一类型区和发射区第二类型区；所述发射区第一类型区间隔分布，并设置于与所述发射区第二类型区相邻，且发射区第一类型区靠近所述集电区一侧。
进一步的，所述发射区第一类型区包括一段或者多段，位于沟道区中的电流均匀分布区中。
进一步的，采用离子注入法形成所述发射区第一类型区，注入离子为砷离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为2E15～8E15/cm2。
进一步的，所述功率器件还包括集电区第一类型区，所述集电区第一类型区设置于所述集电区的两端，且所述集电区第一类型区与所述发射区第一类型区位置对应相错分布。
进一步的，集电区第一类型区的注入离子为砷离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为2E15～8E15/cm2，退火温度为1250℃～1150℃。
进一步的，所述发射区包括发射区第二类型注入区，所述发射区第二类型注入区部分设置于所述发射区第二类型区中、并穿透所述沟道区、部分位于所述衬底中。
进一步的，采用离子注入法形成所述发射区第二类型注入区，注入离子为硼离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为1E15～5E15/cm2，退火温度为1250℃～1150℃。
进一步的，所述功率器件还包括场氧、栅氧和多晶栅，所述场氧位于所述沟道区和所述缓冲区之间，所述栅氧位于所述沟道区靠近所述缓冲区的一侧上，所述多晶栅位于所述栅氧和部分场氧上。
进一步的，所述多晶栅的厚度为3000～5000埃。
进一步的，所述栅氧的厚度为150～400埃，所述场氧的厚度为5000～9000埃。
进一步的，采用离子注入法形成所述集电区第二类型区，注入离子为硼离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为1E15～5E15/cm2。
进一步的，采用离子注入形成所述沟道区，注入离子为硼离子，注入能量为40～100KeV，注入剂量为3E13～8E13/cm2。
进一步的，所述载流子包括所述发射区向所述集电区发射的电子，或所述集电区向所述发射区发射的空穴。
进一步的，所述衬底为SOI衬底，包括硅衬底、位于硅衬底上的埋氧层以及位于所述埋氧层上的外延层。
进一步的，所述埋氧层的厚度为1～3μm，所述外延层的电阻率为5～10Ω·cm，所述外延层的厚度为7～15μm。
进一步的，所述第一类型为N型，所述第二类型为P型；或所述第一类型为P型，所述第二类型为N型。
进一步的，所述阱区呈椭圆形或多边形，所述沟道区呈环形。
本发明还提供一种功率器件的制造方法，包括以下步骤：提供衬底，在所述衬底中形成阱区；在所述阱区中形成第一类型的缓冲区；在所述衬底上形成集电区，所述集电区包括集电区第二类型区，所述集电区设置于所述缓冲区中；在所述衬底中并环绕所述阱区形成沟道区；在所述沟道区中形成发射区，设置于所述沟道区中；其中，所述集电区流向发射区的电流分为电流均匀分布区和电流集中分布区，在所述电流集中分布区内抑制所述发射区与所述集电区之间发射载流子的效率，其中所述相错即为不在两端区域不在对应同一电流的流向中。
进一步的，所述发射区包括发射区第一类型区和发射区第二类型区；所述发射区第一类型区间隔分布，并设置于与所述发射区第二类型区相邻，且发射区第一类型区靠近所述集电区一侧。
进一步的，所述发射区第一类型区包括一段或者多段，位于沟道区中的电流均匀分布区中。
进一步的，采用离子注入法形成所述发射区第一类型区，注入离子为砷离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为2E15～8E15/cm2，退火温度为1250℃～1150℃。
进一步的，所述功率器件还包括集电区第一类型区，所述集电区第一类型区设置于所述集电区的两端，且所述集电区第一类型区与所述发射区第一类型区位置对应相错分布。
进一步的，集电区第一类型区的注入离子为砷离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为2E15～8E15/cm2，退火温度为1250℃～1150℃。
进一步的，所述发射区包括发射区第二类型注入区，所述发射区第二类型注入区部分设置于所述发射区第二类型区中、并穿透所述沟道区、部分位于所述衬底中。
进一步的，采用离子注入法形成所述发射区第二类型注入区，注入离子为硼离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为1E15～5E15/cm2，退火温度为1250℃～1150℃。
进一步的，在所述衬底中形成阱区和在所述阱区中形成第一类型的缓冲区的步骤之间，还包括，在所述衬底上形成场氧和栅氧，并在所述栅氧和场氧上形成多晶栅。
进一步的，所述多晶栅的厚度为3000～5000埃。
进一步的，所述栅氧的厚度为150～400埃，所述场氧的厚度为5000～9000埃。
进一步的，采用离子注入法形成所述集电区第二类型区，注入离子为硼离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为1E15～5E15/cm2。
进一步的，采用离子注入形成所述沟道区，注入离子为硼离子，注入能量为40～100KeV，注入剂量为3E13～8E13/cm2。
进一步的，所述载流子包括所述发射区向所述集电区发射的电子，或所述集电区向所述发射区发射的空穴。
进一步的，所述衬底为为SOI衬底，包括硅衬底、位于硅衬底上的埋氧层以及位于所述埋氧层上的外延层。
进一步的，所述埋氧层的厚度为1～3μm，所述外延层的电阻率为5～10Ω·cm，所述外延层的厚度为7～15μm。
进一步的，所述第一类型为N型，所述第二类型为P型；或所述第一类型为P型，所述第二类型为N型。
进一步的，所述阱区呈椭圆形或多边形，所述沟道区呈环形。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明所述基于SOI衬底的功率器件及其制造方法中，通过在器件电流集中区域的局部调整，去除部分发射区第一类型区，使发射区第一类型区形成间隔分布，消除电子注入，防止发射区第一类型区、沟道区和外延层、集电区第二类型区构成的PN结正向导通，避免了由发射区第一类型区、沟道区、外延层和集电区构成寄生晶闸管开启，由于不需要额外增加工艺步骤，有利于降低工艺成本。
进一步地，本发明基于SOI衬底的功率器件及其制造方法中，有多种实现形式，可以在实际中灵活使用，涉及到的器件调整只限于局部，大大降低了对器件整体性能的影响，在维持器件原有特性和尺寸的基础上，提高了器件在大电流下的抗闩锁能力。
附图说明
图1是现有技术中SOI衬底典型IGBT器件平面示意图；
图2是图1沿A－A′的剖面示意图；
图3是现有技术中SOI衬底典型IGBT器件中寄生晶闸管结构；
图4是现有技术中对SOI衬底典型IGBT器件改进结构；
图5a是现有技术中SOI衬底一典型IGBT器件的电流集中平面示意图；
图5b是现有技术中SOI衬底另一典型IGBT器件的电流集中平面示意图；
图6a是本发明实施例一中SOI衬底功率器件的一平面示意图；
图6b是本发明实施例一中SOI衬底功率器件的另一平面示意图；
图7是图6a和图6b沿A－A′的剖面示意图；
图8是6a和图6b沿B－B′的剖面示意图；
图9～图15是本发明实施例一中SOI衬底功率器件的制造方法中各步骤的剖面结构示意图；
图16是本发明实施例二中SOI衬底功率器件的平面示意图；
图17是图16沿A－A′的剖面示意图；
图18是图16沿B－B′的剖面示意图；
图19是实施例三中本发明SOI衬底功率器件的平面示意图；
图20是图19沿A－A′的剖面示意图；
图21是图19沿B－B′的剖面示意图；
图22是本发明实施例四中SOI衬底功率器件的平面示意图；
图23是图22沿A－A′的剖面示意图；
图24是图22沿B－B′的剖面示意图；
图25是本发明一实施例中SOI衬底功率器件的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。
本发明实施例的基于SOI衬底的功率器件及其制造方法中，通过在功率器件电流集中区域的局部调整，去除现有技术中部分发射区的第一类型区，使所述发射区第一类型区间隔分布，从而消除电子注入，避免了寄生晶闸管开启，由于不需要额外增加工艺步骤，有利于降低工艺成本。
本发明所述基于SOI衬底的功率器件，包括：衬底，在所述衬底中形成有阱区；第一类型的缓冲区，设置于所述阱区中；集电区，包括集电区第二类型区，所述集电区设置于所述缓冲区中；沟道区，设置于所述衬底中，并环绕所述阱区；发射区，所述发射区设置于所述沟道区中；其中，所述集电区流向发射区的电流分为电流均匀分布区和电流集中分布区，在所述电流集中分布区内抑制所述发射区与所述集电区之间发射载流子的效率。
设置于沟道区中的发射区环绕设置于阱区中的集电区，在常见的功率器件中所述阱区呈椭圆形或多边形，例如八边形，所述沟道区呈环形，与所述阱区相应地呈椭圆环形或多边环形，例如八边环形。由于椭圆形或多边形及环形的形状，在发射区与所述集电区相应地中间区域上平缓直线区域，所述发射区与所述集电区的尺寸相近，因此电流平行发射，分布平缓，则此处对应的集电极区中的区域视为电流均匀分布区；而在上下两端部区域，所述发射区与所述集电区的弧度尺寸差别较大，尤其是在上下两顶端处，因此电流呈伞状分散发射，故极易集中在所述集电区的上下两端部区域，尤其是上下两顶端处，及上下两端部区域，尤其是上下两顶端处，则此处视为电流集中分布区。对于电流集中分布区，采用深结的技术方案，不能有效的减小漂移区电阻电阻，该区域成为薄弱环节，大电流下闩锁仍会发生，使器件失效。
在本实施例中，所述衬底为SOI衬底，包括硅衬底、位于硅衬底上的埋氧层以及位于所述埋氧层上的外延层，所述埋氧层的厚度为1～3μm，所述外延层的电阻率为5～10Ω·cm，所述外延层的厚度为7～15μm。在基于SOI衬底的功率器件中，所述阱区呈椭圆形，所述沟道区呈椭圆环形。电荷易集中在椭圆形的圆弧线顶端处；所述功率器件还包括场氧、栅氧和多晶栅，所述场氧位于所述沟道区和所述缓冲区之间，所述栅氧位于所述沟道区靠近所述缓冲区的一侧上，所述多晶栅位于所述栅氧和部分场氧上。所述多晶栅的厚度为3000～5000埃。所述栅氧的厚度为150～400埃，所述场氧的厚度为5000～9000埃。所述发射区第一类型区位于所述沟道区的椭圆环形的两长直边中。所述发射区还包括发射区第一类型注入区，所述发射区第一类型注入区部分设置于所述发射区第二类型区中、并穿透所述沟道区、部分位于所述SOI衬底中。
进一步的，所述发射区第一类型区，注入离子为砷离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为2E15～8E15/cm2；采用离子注入法形成所述集电区第二类型区，注入离子为硼离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为1E15～5E15/cm2；采用离子注入形成所述沟道区，注入离子为硼离子，注入能量为40～100KeV，注入剂量为3E13～8E13/cm2；所述发射区还包括发射区第一类型注入区，采用离子注入法形成所述发射区第一类型注入区，注入离子为硼离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为1E15～5E15/cm2，退火温度为1250℃～1150℃。
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围，由于本发明不同形式的制造方法雷同，相关冗余的描述进行忽略。需要说明的是，基于SOI衬底的功率器件可以为P型功率器件或N型功率器件，所述的第一类型为N型，则第二类型为P型，或者所述的第一类型为P型则第二类型为N型。
在以下实施例中，第一类型为N型、第二类型为P型为例进行描述，更详细的，在本具体实施例中，其中所述“N——”、“N—”、“N”、“N+”、“NN”均为N型，表示掺杂浓度的相对大小，其掺杂浓度依次升高，和“P—－”、“P—”、“P”、“P+”、“PP”均为P型，表示掺杂浓度的相对大小，其掺杂浓度依次升高，“——”“—”“N+/P+”“NN/PP”的各个注入计量范围为，其中“――”表示浓度1～5×1015cm-3；“－”表示浓度5×1015cm-3～1×1017cm-3，N+/P+”表示浓度1×1017cm-3～5×1019cm-3；“NN/PP”表示浓度6×1019cm-3～1×1020cm-3所给出的具体数值范围仅仅是一个优选的示例，在其他具体实施例中，可以根据实际需要对其进行调整。
此外，在以下实施例中，所述载流子包括所述发射区向所述集电区发射的电子，或所述集电区向所述发射区发射的空穴。
【具体实施例一】
在本实施例中，所述发射区包括发射区第一类型区和发射区第二类型区；所述发射区第一类型区间隔分布，并设置于与所述发射区第二类型区相邻，且发射区第一类型区靠近所述集电区一侧。
图6a是本发明实施例一中SOI衬底功率器件的一平面示意图；图6b是本发明实施例一中SOI衬底功率器件的另一平面示意图；图7是图6a和图6b沿A－A′的剖面示意图；图8是6a和图6b沿B－B′的剖面示意图；。
如图6a～图8所示，所述的硅衬底1上是SOI衬底埋氧区域2，所述SOI衬底埋氧区域2上面是SOI层，所述SOI层的一侧是N—阱区10，N—阱区10上面是N+缓冲区11，N+缓冲区11上面是集电区PP区12，所述集电区PP区12通过上面的集电区金属电极6连接，SOI层的另一侧是P型沟道区域5，P型沟道区域5和N—阱区10之间是N――外延层4，N――外延层4上面是场氧7，部分P型沟道区域5和部分N――外延层4上面是栅氧13，栅氧13和部分场氧7上面是多晶栅9，多晶栅9上面是栅极金属电极17，P型沟道区域5上面是发射区PP区15和发射区NN区14，发射区PP区15和发射区NN区14并排通过上面的发射区金属电极8相互连接，高浓度的发射区P+注入区16位于发射区PP区15下方并且穿透P型沟道区域5，部分伸入N――外延层4，多晶栅9和部分场氧上方和金属电极6、8、17之间是金属前介质18。
本发明所述基于SOI衬底的功率器件的具体实施例一的关键在于：
如图7和图8所示，所述P型沟道区5上面是发射区PP区15，发射区PP区15延伸到多晶栅9一侧，发射区PP区15通过上面的发射区金属电极8连接。所述发射区NN区14位于所述沟道区5的椭圆环形的两长直边中。
相比于现有技术，本实施例中去除功率器件在电流集中分布区，即圆弧顶端的发射区NN区14，电子无法从发射区注入，从而抑制电子的发射效率，使该区域无法有效的和空穴复合，形成电流，达到降低圆弧区域电流密度，避免该区域发生闩锁，使器件在大电流下工作更加可靠。
此外，如图6b所示，在SOI衬底功率器件的另一平面结构中，与图6a所示的结构区别在于，所述阱区呈八边形，所述沟道区呈八边环形，其形成的结构同样去除功率器件在电流集中分布区的发射区NN区14，使电子无法从发射区注入，抑制抑制电子的发射效率。其他SOI衬底功率器件的形状，例如所述阱区呈六边形，所述沟道区呈六边环形等都在本发明的思想范围之内。
【具体实施例二】
在本实施例在实施例一的基础上，所述功率器件还包括集电区第一类型区，所述集电区第一类型区设置于所述集电区的两端，且所述集电区第一类型区与所述发射区第一类型区位置对应相错分布。其中所述相错即为不在两端区域不在对应同一电流的流向中。
图16是本发明SOI衬底功率器件的实施例二的平面示意图；图17是图16沿A－A′的剖面示意图；图18是图16沿B－B′的剖面示意图。如图16～18所示，所述的硅衬底1上是SOI衬底埋氧区域2，所述SOI衬底埋氧区域2上面是SOI层，所述SOI层的一侧是N—阱区10，N—阱区10上面是N+缓冲区11，N+缓冲区11上面是集电区PP区12，所述集电区PP区12通过上面的集电区金属电极6连接，SOI层的另一侧是P型沟道区域5，P型沟道区域5和N—阱区10之间是N——外延层4，N——外延层4上面是场氧7，部分P型沟道区域5和部分N——外延层4上面是栅氧13，栅氧13和部分场氧7上面是多晶栅9，多晶栅9上面是栅极金属电极17，P型沟道区域5上面是发射区PP区15和发射区NN区14，发射区PP区15和发射区NN区14通过上面的发射区金属电极8相互连接，高浓度的发射区P+注入区16位于发射区PP区15下方并且穿透P型沟道区域5，部分伸入N——外延层4，多晶栅9和部分场氧上方和金属电极6、8、17之间是金属前介质18。
本发明所述基于SOI衬底的功率器件的具体实施例二的关键在于：
如图17和18所示，所述N+缓冲区11上面是集电区PP区12和集电区NN区19构成集电区，所述集电区NN区19位于集电区PP区12的外侧，集电区PP区12和集电区NN区19通过上面的集电区金属电极6相互连接，所述P型沟道区域5上面是发射区PP区15，发射区PP区15延伸到多晶栅9一侧，发射区PP区15通过上面的发射区金属电极8连接。所述发射区NN区14位于所述沟道区5的椭圆环形的两长直边中，所述集电区NN区19设置于所述沟道区5中的两端部，且所述集电区NN区19与所述发射区NN区14位置对应相错分布，其中相错即为不在两端区域不在对应同一电流的流向中，所述发射区NN区14位于所述沟道区5的椭圆环形的两长直边中，所述集电区NN区19设置于所述沟道区5中的两端部，且所述集电区NN区19与所述发射区NN区14位置对应相错分布。
在本实施例中，通过去除功率器件在电流集中分布区的发射区NN区14，同时在电流集中分布区增加集电区NN区19，一方面电子无法从发射区注入，从而抑制电子的发射效率，另一方面通过在集电区增加NN区19，使部分空穴直接和NN区19复合，无法有效的注入到漂移区，形成电流，从而进一步抑制电子的发射效率；减少在椭圆形的圆弧线顶端处的电荷聚集。
【具体实施例三】
图19是本发明SOI衬底功率器件的实施例三的平面示意图；图20是图19沿A－A′的剖面示意图；图21是图19沿B－B′的剖面示意图。如图19～图21所示，如图20所示，本实施例在实施例二的基础上，在高浓度的发射区P+注入区16位于发射区PP区15的下方,并且P+注入区16横向扩展至多晶栅9的下方。
所述的硅衬底1上是SOI衬底埋氧区域2，所述SOI衬底埋氧区域2上面是SOI层，所述SOI层的一侧是N—阱区10，N—阱区10上面是N+缓冲区11，N+缓冲区11上面是集电区PP区12，所述集电区PP区12通过上面的集电区金属电极6连接，SOI层的另一侧是P型沟道区域5，P型沟道区域5和N—阱区10之间是N――外延层4，N――外延层4上面是场氧7，部分P型沟道区域5和部分N――外延层4上面是栅氧13，栅氧13和部分场氧7上面是多晶栅9，多晶栅9上面是栅极金属电极17，P型沟道区域5上面是发射区PP区15和发射区NN区14，发射区PP区15和发射区NN区14通过上面的发射区金属电极8相互连接，高浓度的发射区P+注入区16位于发射区PP区15下方并且穿透P型沟道区域5，部分伸入N――外延层4，多晶栅9和部分场氧上方和金属电极6、8、17之间是金属前介质18。所述发射区NN区14位于所述沟道区5的椭圆环形的两长直边中，所述集电区NN区19设置于所述沟道区5中的两端部，且所述集电区NN区19与所述发射区NN区14位置对应相错分布，其中相错即为不在两端区域不在对应同一电流的流向中。
本发明所述基于SOI衬底的功率器件的具体实施例三的关键在于：
如图20和21所示，所述N+缓冲区11上面是集电区PP区12和集电区NN区19构成集电区，所述集电区NN区19位于集电区PP区12的外侧，集电区PP区12和集电区NN区19并排通过上面的集电区金属电极6相互连接，所述P型沟道区域5上面是发射区PP区15，发射区PP区15延伸到多晶栅9一侧，发射区PP区15通过上面的发射区金属电极8连接，所述发射区P+注入区16延伸到栅氧13一侧。
本实施例在实施例二的基础上，利用高浓度的发射区P+注入区16面积的扩大，提高了沟道区多晶下方的P型浓度；一方面利用P+区域的面积增加，使电流均匀区域部分发射电子直接和P+区16复合，无法进入到漂移区；另一方面通过在集电区增加NN区19，使部分空穴直接和NN区19复合，无法有效的注入到漂移区，形成电流，进一步抑制圆弧区域电子发射的效率，减少在椭圆形的圆弧线顶端处的电荷聚集。
【具体实施例四】
所述发射区包括发射区第一类型区和发射区第二类型区；所述发射区第一类型区间隔分布，并设置于与所述发射区第二类型区相邻，且发射区第一类型区靠近所述集电区一侧。功率器件所述发射区第一类型区包括一段或者多段，位于沟道区中的电流均匀分布区中。还包括集电区第一类型区，所述集电区第一类型区设置于所述集电区的两端，且所述集电区第一类型区与所述发射区第一类型区位置对应相错分布，其中相错即为不在两端区域不在对应同一电流的流向中，。
在实施例三的基础上，所述发射区第一类型区包括多段，间隔分布于沟道区中的电流均匀分布区中，同时所述集电区第一类型区设置于所述集电区的两端，呈多段扇形区域间隔分布，且所述集电区第一类型区与所述发射区第一类型区位置对应相错分布。
图22是本发明SOI衬底功率器件的实施例四的平面示意图；图23是图22沿A－A′的剖面示意图；图24是图22沿C－C′的剖面示意图。如图22～图24所示，所述的硅衬底1上是SOI衬底埋氧区域2，所述SOI衬底埋氧区域2上面是SOI层，所述SOI层的一侧是N—阱区10，N—阱区10上面是N+缓冲区11，N+缓冲区11上面是集电区PP区12，所述集电区PP区12通过上面的集电区金属电极6连接，SOI层的另一侧是P型沟道区域5，P型沟道区域5和N—阱区10之间是N――外延层4，N――外延层4上面是场氧7，部分P型沟道区域5和部分N――外延层4上面是栅氧13，栅氧13和部分场氧7上面是多晶栅9，多晶栅9上面是栅极金属电极17，P型沟道区域5上面是发射区PP区15和发射区NN区14，发射区PP区15和发射区NN区14通过上面的发射区金属电极8相互连接，高浓度的发射区P+注入区16位于发射区PP区15下方并且穿透P型沟道区域5，部分伸入N――外延层4，多晶栅9和部分场氧上方和金属电极6、8、17之间是金属前介质18。
本发明所述基于SOI衬底的功率器件的具体实施例四的关键在于：
如图23和24所示，所述N+缓冲区11上面是集电区PP区12和集电区NN区19构成集电区，所述集电区NN区19位于集电区PP区12的外侧，集电区PP区12和集电区NN区19通过上面的集电区金属电极6相互连接，所述P型沟道区域5上面是发射区PP区15，发射区PP区15延伸到多晶栅9一侧，发射区PP区15通过上面的发射区金属电极8连接。。所述发射区NN区14包括多段，均匀间隔分布于所述沟道区5中，所述发射区NN区14与所述沟道区5的椭圆形所在的短轴相交，与所述沟道区5的椭圆形所在的长轴相错，其中相错即为不在两端区域不在对应同一电流的流向中，所述集电区NN区19包括多个扇形区域，均匀间隔设置于所述沟道中，且所述集电区NN区19与所述发射区NN区14对应相错分布。
本具体实施例兼顾考虑了功率器件电流能力，在电流集中区域按照一定比例减少器件圆弧顶端发射区NN区14；同时在圆弧顶端集电区按照一定比例增加PP区19；一方面抑制了电子和空穴在电流集中区域的复合，降低了电流密度；另一方面，按照比例保留了部分电流能力，使电流集中区域的电流没有被完全阻断；这样均衡的考虑了电流集中区域的电流，即达到降低圆弧区域电流密度，避免该区域发生闩锁，也同时最大限度的降低了由于电流损失而对整体电流性能的影响。
本发明所述基于SOI衬底的功率器件的工作原理为：在基于SOI衬底的功率器件工作时，发射极8施加低电压，集电极6施加高电压，当栅极17施加电压大于阈值电压时，栅氧13下面沟道区5表面反型形成N型沟道，发射区NN区14通过N型沟道向N――外延层4注入电子，集电区PP区12向N――外延层4注入空穴，N――外延层4中同时存在电子和空穴，进行电导调制，形成电流，因此器件的电流能力较传统的DMOS，大大提高。在器件的局部电流集中区域，去除发射区NN区14，如图7所示，消除电子注入N――外延层，减小了流过沟道区和N――外延层的电流，从而降低在沟道区寄生电阻和N――外延层寄生电阻上的压降，防止发射区NN区14、沟道区5和N――外延层4、集电区PP区12构成的PN结正向导通，避免了由发射区NN区14、沟道区5、N――外延层4和集电区12构成寄生晶闸管开启，提高了器件在大电流下的抗闩锁能力。
图25是本发明一实施例中SOI衬底功率器件的制造方法的流程示意图。如图25所示，本发明还提供了一种基于SOI衬底的功率器件的制造方法，包括以下步骤：
步骤S01：提供SOI衬底，在所述SOI衬底中形成阱区；
步骤S02：在所述SOI衬底上形成场氧和栅氧，并在所述栅氧和场氧上形成多晶栅；
步骤S03：在所述阱区中形成第一类型的缓冲区；
步骤S04：在所述SOI衬底上形成集电区，所述集电区包括集电区第二类型区，所述集电区设置于所述缓冲区中；
步骤S05：在所述SOI衬底中并环绕所述阱区形成沟道区；
步骤S06：在所述沟道区中形成发射区，所述发射区包括发射区第一类型区和发射区第二类型区，所述发射区第一类型区间隔分布，设置于与所述发射区第二类型区相邻且靠近所述集电区一侧。
图9～图15是本发明实施例一中SOI衬底功率器件的制造方法中各步骤的剖面结构示意图；以下结合图9～图15详细说明本发明所述SOI衬底功率器件的制造过程的若干具体实施例。
在具体实施例一中，图6是本发明SOI衬底功率器件的平面示意图，发射区的NN区14、栅极17和集电极12成椭圆环形。图8是图6沿B－B′的剖面示意图，如图8所示，所述的硅衬底1上是SOI衬底埋氧区域2，所述SOI衬底埋氧区域2上面是N――外延层4，所述SOI层的一侧是N—阱区10，N—阱区10上面是N+缓冲区11，N+缓冲区11上面是集电区PP区12构成集电区，所述集电区的PP区12上面连接集电区电极6，SOI层的另一侧是P型沟道区域5，P型沟道区域5和N—阱区10之间是N――外延层4，N――外延层4上面是场氧7，部分P型沟道区域5和部分N――外延层4上面是栅氧13，栅氧13和部分场氧7上面是多晶栅9，多晶栅9上面是栅电极17，发射区PP区15、发射区的NN区14和高浓度的发射区P+注入区16构成发射区，P型沟道区域5上面是发射区PP区15和发射区的NN区14，发射区PP区15和发射区的NN区14并排通过上面的发射区电极8相互连接，高浓度的发射区P+注入区16位于发射区PP区15下方并且穿透P型沟道区域5，部分伸入N――外延层4，多晶栅9、部分场氧上方以及集电区电极6、发射区电极8、栅极17之间是金属前介质18。
图7是图6沿A－A′的剖面示意图，图7同图8的差异在于：所述N+缓冲区11上面是集电区PP区12构成集电区，所述P型沟道区域5上面是发射区PP区15，发射区PP区15延伸到栅氧13一侧，发射区PP区15连接上面的发射区电极8，P型沟道区域5上面是发射区PP区15，发射区PP区15连接上面的发射区电极8，高浓度的发射区P+注入区16位于发射区PP区15下方并且穿透P型沟道区域5，部分伸入N――外延层4。
图9至图15示出了本实施例的基于SOI衬底的功率器件及其制造方法中各步骤的剖面结构示意图以及部分平面图，进行详细描述。
如图9所示，提供SOI衬底，所述SOI衬底包括硅衬底1、衬底上的埋氧区域2和位于埋氧区域之上的N――外延层4。该硅衬底1可以是硅衬底、锗硅衬底、Ⅲ-Ⅴ族元素化合物衬底，或本领域技术人员公知的其他半导体材料衬底，本实施例中采用的是硅衬底。
更具体的，衬底上的埋氧区域2的厚度为2um，位于埋氧区域之上的N――外延层晶向为<100>，电阻率为5～10Ω·cm，厚度为7μm～15μm；SOI衬底采用Bonding(键合)或者SIMOS(Separation by Implantation of Oxygen)或者其他熟知的技术进行制备。
在N――外延层表面热氧化生长一层的氧化层，作为离子注入缓冲氧化层，通过光刻定义出N—阱区的窗口，通过离子注入，注入离子为磷离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为1E12～3E12/cm2，热退火后形成如图10所示N—阱区10。
去除所述缓冲氧化层后，重新热氧化生长一层的氧化层，淀积氮化硅作为掩膜，通过光刻定义有源区的窗口，刻蚀去除窗口内氮化硅后，热生长一层厚度为的场氧7，去除氮化硅和氧化层，热氧化形成栅氧13，厚度为如图11所示。
采用低压化学气相沉积(LPCVD)，在N――外延层表面淀积多晶硅，其厚度为光刻定义多晶栅窗口，刻蚀多晶硅，在部分栅氧和部分场氧上方形成多晶栅，如图12形成多晶栅9。
在场氧之间的有源区光刻定义N+缓冲区11的窗口，N型掺杂通过离子注入，注入离子为磷离子，注入能量为40～80KeV，注入剂量为1E13～6E13/cm2；在多晶栅9和场氧7之间的有源区光刻定义浓度很高的发射区P+注入区16的窗口，采用离子注入，注入离子为硼离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为1E15～5E15/cm2；多晶栅9和场氧7之间的有源区光刻定义P型沟道区5的窗口，采用离子注入进行P型掺杂，注入离子为硼离子，注入能量为40～100KeV，注入剂量为3E13～8E13/cm2。通过热过程，退火温度为1250℃～1150℃，时间为2～3个小时，形成如图13所示的P型沟道区5、N+缓冲区11和浓度很高的发射区P+注入区16。
光刻定义发射区的NN区14和集电区的NN区19的窗口，N型离子掺杂，注入离子为砷离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为2E15～8E15/cm2；热退火后形成发射区的NN区14和集电区的NN区19，所述发射区的NN区14形成在P型沟道区5内，多晶栅9的一侧，集电区的NN区19形成在N+缓冲区11内；光刻定义衬底区的发射区PP区15和集电区的PP区12的窗口，采用离子注入，注入离子为硼离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为1E15～5E15/cm2，形成衬底区的发射区PP区15和集电区的PP区12，所述衬底区的发射区PP区15形成在P型沟道区5内，浓度很高的发射区P+注入区16上方，集电区的PP区12形成在N+缓冲区11内，如图14和15所示。
最后，形成金属前介质18，所述介质层覆盖所述多晶栅9和部分场氧7；对所述金属前介质18进行刻蚀，在接触区上方形成开口；在所述开口中填充铝互连，刻蚀金属后，分别形成集电区电极6，发射区电极8，栅极金属17，如图7和8所示。
具体实施例二在实施例一的基础上，图16～图18，所述N+缓冲区11上面是集电区PP区12和NN区19构成集电区，所述集电区的NN区19位于集电区的PP区12的外侧，集电区的PP区12和集电区的NN区19并排通过上面的集电区电极6相互连接，所述P型沟道区域5上面是发射区PP区15，发射区PP区15延伸到多晶栅9一侧，发射区PP区15通过上面的发射区金属电极8连接。图17相比图7，功率器件的漏端增加了集电区NN区19。其制作工艺步骤同图9～图15。
在具体实施例三中，结合图19～图21，所述N+缓冲区11上面是集电区PP区12和NN区19构成集电区，所述NN区19位于集电区PP区12的外侧，集电区PP区12和集电区NN区19并排通过上面的集电区金属电极6相互连接，所述P型沟道区域5上面是发射区PP区15，发射区PP区15延伸到多晶栅9一侧，发射区PP区15通过上面的发射区金属电极8连接，所述发射区P+注入区16延伸到栅氧13一侧。图19相比图7，浓度很高的发射区P+注入区16，延伸到多晶栅9的一侧。其制作工艺步骤同图9～图15。
在具体实施例四中，结合图23～图25，相比于实施例一，所述发射区NN区14包括多段，均匀间隔分布于所述沟道区5中，所述发射区NN区14与所述沟道区5的椭圆形所在的短轴相交，与所述沟道区5的椭圆形所在的长轴相错，所述集电区NN区19包括多个扇形区域，均匀间隔设置于所述沟道中，且所述集电区NN区19与所述发射区NN区14对应相错分布，发射区NN区14包括均匀间隔分布的多段。此外，本发明实施例的基于SOI衬底的功率器件及其制造方法中，有多种实现形式，可以在实际中灵活使用，涉及到的器件调整只限于局部，大大降低了对器件整体性能的影响，在维持器件原有特性和尺寸的基础上，提高了器件在大电流下的抗闩锁能力。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明实施例的基于SOI衬底的功率器件及其制造方法中，通过在器件电流集中区域的局部调整，去除发射区NN区14，发射区NN区14间隔分布，从而消除电子注入，防止发射区NN区14、沟道区5和N――外延层4、集电区PP区12构成的PN结正向导通，避免了由发射区NN区14、沟道区5、N――外延层4和集电区12构成寄生晶闸管开启，由于不需要额外增加工艺步骤，有利于降低工艺成本。
进一步地，本发明实施例的基于SOI衬底的功率器件及其制造方法中，有多种实现形式，可以在实际中灵活使用，涉及到的器件调整只限于局部，大大降低了对器件整体性能的影响，在维持器件原有特性和尺寸的基础上，提高了器件在大电流下的抗闩锁能力。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (32)
1.一种功率器件，包括：
衬底，在所述衬底中形成有阱区；
第一类型的缓冲区，设置于所述阱区中；
集电区，包括集电区第二类型区，所述集电区设置于所述缓冲区中；
沟道区，设置于所述衬底中，并环绕所述阱区；
发射区，设置于所述沟道区中；
其特征在于，所述集电区流向发射区的电流分为电流均匀分布区和电流集中分布区，在所述电流集中分布区内抑制所述发射区与所述集电区之间发射载流子的效率；所述发射区包括发射区第一类型区和发射区第二类型区；所述发射区第一类型区间隔分布，并设置于与所述发射区第二类型区相邻，且发射区第一类型区靠近所述集电区一侧；所述集电区还包括集电区第一类型区，所述集电区第一类型区设置于所述集电区的两端，且所述集电区第一类型区与所述发射区第一类型区位置对应相错分布，其中所述相错即为不在两端区域不在对应同一电流的流向中。
2.如权利要求1所述的功率器件，其特征在于，所述发射区第一类型区包括一段或者多段，位于沟道区中的电流均匀分布区中。
3.如权利要求1所述的功率器件，其特征在于，采用离子注入法形成所述发射区第一类型区，注入离子为砷离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为2E15～8E15/cm2。
4.如权利要求1所述的功率器件，其特征在于，集电区第一类型区的注入离子为砷离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为2E15～8E15/cm2，退火温度为1250℃～1150℃。
5.如权利要求1所述的功率器件，其特征在于，所述发射区包括发射区第二类型注入区，所述发射区第二类型注入区部分设置于所述发射区第二类型区中、并穿透所述沟道区、部分位于所述衬底中。
6.如权利要求5所述的功率器件，其特征在于，采用离子注入法形成所述发射区第二类型注入区，注入离子为硼离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为1E15～5E15/cm2，退火温度为1250℃～1150℃。
7.如权利要求1所述的功率器件，其特征在于，所述功率器件还包括场氧、栅氧和多晶栅，所述场氧位于所述沟道区和所述缓冲区之间，所述栅氧位于所述沟道区靠近所述缓冲区的一侧上，所述多晶栅位于所述栅氧和部分场氧上。
8.如权利要求7所述的功率器件，其特征在于，所述多晶栅的厚度为3000～5000埃。
9.如权利要求7所述的功率器件，其特征在于，所述栅氧的厚度为150～400埃，所述场氧的厚度为5000～9000埃。
10.如权利要求1所述的功率器件，其特征在于，采用离子注入法形成所述集电区第二类型区，注入离子为硼离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为1E15～5E15/cm2。
11.如权利要求1所述的功率器件，其特征在于，采用离子注入形成所述沟道区，注入离子为硼离子，注入能量为40～100KeV，注入剂量为3E13～8E13/cm2。
12.如权利要求1至11中任意一项所述功率器件，其特征在于，所述载流子包括所述发射区向所述集电区发射的电子，或所述集电区向所述发射区发射的空穴。
13.如权利要求1至11中任意一项所述的功率器件，其特征在于，所述衬底为SOI衬底，包括硅衬底、位于硅衬底上的埋氧层以及位于所述埋氧层上的外延层。
14.如权利要求13所述的功率器件，其特征在于，所述埋氧层的厚度为1～3μm，所述外延层的电阻率为5～10Ω·cm，所述外延层的厚度为7～15μm。
15.如权利要求1至11中任意一项所述的功率器件，其特征在于，所述第一类型为N型，所述第二类型为P型；或所述第一类型为P型，所述第二类型为N型。
16.如权利要求1至11中任意一项所述的功率器件，其特征在于，所述阱区呈椭圆形或多边形，所述沟道区呈环形。
17.一种功率器件的制造方法，包括：
提供衬底，在所述衬底中形成阱区；
在所述阱区中形成第一类型的缓冲区；
在所述衬底上形成集电区，所述集电区包括集电区第二类型区，所述集电区设置于所述缓冲区中；
在所述衬底中并环绕所述阱区形成沟道区；
在所述沟道区中形成发射区，设置于所述沟道区中；其中，
所述集电区流向发射区的电流分为电流均匀分布区和电流集中分布区，在所述电流集中分布区内抑制所述发射区与所述集电区之间发射载流子的效率；所述发射区包括发射区第一类型区和发射区第二类型区；所述发射区第一类型区间隔分布，并设置于与所述发射区第二类型区相邻，且发射区第一类型区靠近所述集电区一侧；所述集电区还包括集电区第一类型区，所述集电区第一类型区设置于所述集电区的两端，且所述集电区第一类型区与所述发射区第一类型区位置对应相错分布，其中所述相错即为不在两端区域不在对应同一电流的流向中。
18.如权利要求17所述的功率器件的制造方法，其特征在于，所述发射区第一类型区包括一段或者多段，位于沟道区中的电流均匀分布区中。
19.如权利要求17所述的功率器件的制造方法，其特征在于，采用离子注入法形成所述发射区第一类型区，注入离子为砷离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为2E15～8E15/cm2，退火温度为1250℃～1150℃。
20.如权利要求17所述的功率器件的制造方法，其特征在于，集电区第一类型区的注入离子为砷离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为2E15～8E15/cm2，退火温度为1250℃～1150℃。
21.如权利要求17所述的功率器件的制造方法，其特征在于，所述发射区包括发射区第二类型注入区，所述发射区第二类型注入区部分设置于所述发射区第二类型区中、并穿透所述沟道区、部分位于所述衬底中。
22.如权利要求21所述的功率器件的制造方法，其特征在于，采用离子注入法形成所述发射区第二类型注入区，注入离子为硼离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为1E15～5E15/cm2，退火温度为1250℃～1150℃。
23.如权利要求17所述的功率器件的制造方法，其特征在于，在所述衬底中形成阱区和在所述阱区中形成第一类型的缓冲区的步骤之间，还包括，在所述衬底上形成场氧和栅氧，并在所述栅氧和场氧上形成多晶栅。
24.如权利要求23所述的功率器件的制造方法，其特征在于，所述多晶栅的厚度为3000～5000埃。
25.如权利要求23所述的功率器件的制造方法，其特征在于，所述栅氧的厚度为150～400埃，所述场氧的厚度为5000～9000埃。
26.如权利要求17所述的功率器件的制造方法，其特征在于，采用离子注入法形成所述集电区第二类型区，注入离子为硼离子，注入能量为60～100KeV，注入剂量为1E15～5E15/cm2。
27.如权利要求17所述功率器件的制造方法，其特征在于，采用离子注入形成所述沟道区，注入离子为硼离子，注入能量为40～100KeV，注入剂量为3E13～8E13/cm2。
28.如权利要求17至27中任意一项所述功率器件的制造方法，其特征在于，所述载流子包括所述发射区向所述集电区发射的电子，或所述集电区向所述发射区发射的空穴。
29.如权利要求17至27中任意一项所述的功率器件的制造方法，其特征在于，所述衬底为为SOI衬底，包括硅衬底、位于硅衬底上的埋氧层以及位于所述埋氧层上的外延层。
30.如权利要求29所述的功率器件的制造方法，其特征在于，所述埋氧层的厚度为1～3μm，所述外延层的电阻率为5～10Ω·cm，所述外延层的厚度为7～15μm。
31.如权利要求17至27中任意一项所述的功率器件的制造方法，其特征在于，所述第一类型为N型，所述第二类型为P型；或所述第一类型为P型，所述第二类型为N型。
32.如权利要求17至27中任意一项所述的功率器件的制造方法，其特征在于，所述阱区呈椭圆形或多边形，所述沟道区呈环形。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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