[实用新型]带有多晶硅场板的功率MOS场效应管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种功率MOS场效应管。特别涉及一种带有多晶硅场板的功率MOS场效应管。这种功率MOS场效应管可以是N或P沟槽型MOS场效应管，也可以是N或P平面型MOS场效应管，它能承受的电压在中低压范围(20V＜电压＜300V)。

背景技术

功率MOS场效应管使用已有多年历史，其设计和制造方法一直在持续的改进。从性能上，主要是朝着低导通电阻(Rdson)，高耐压，高频率的方向发展。

终端保护结构是MOS场效应管设计的一个非常重要的环节。功率MOS场效应管，工作时需承受较高的反向电压，位于器件中间有源区的各并联单胞阵列间的表面电位大致相同，而位于有源区边缘(即终端)的单胞与衬底表面的电位却相差很大，往往引起外圈单胞的表面电场过于集中从而造成器件的边缘击穿。因此，需要在单胞阵列的外圈增加终端保护结构，减小终端电场密度，起到提高MOS场效应管耐压的作用。

对于大于20V的功率MOS场效应管，其终端保护结构从内向外由场限环、场板和截止环组成。而制造场限环和有源区需要进行两次光刻。目前的技术水平，制造一种沟槽型MOS场效应管，总共需要使用七块光刻版，并按以下工艺流程来完成：

第一步，在半导体硅片上生长场氧化层；

第二步，通过光刻，界定出有源区，对场氧化层进行刻蚀(光刻版1)；

第三步，通过光刻，界定出场限环注入区域，进行P型掺杂形成场限环P⁺区(光刻版2)；

第四步，于半导体硅片表面生长硬掩膜氧化层，通过光刻，界定出沟槽腐蚀区域，并进行硬掩膜氧化层腐蚀(光刻板3)

第五步，基于硬掩膜氧化层进行深沟槽硅刻蚀；

第六步，生长栅氧化层，于栅氧化层表面淀积导电多晶硅；

第七步，通过光刻，界定出多晶硅刻蚀区域，进行多晶硅刻蚀(光刻版4)；

第八步，于整个半导体硅片表面进行P型杂质离子注入，并进行推阱形成单胞阵列的P^-阱；

第九步，通过光刻，界定出源极区域，进行N型杂质离子注入，并进行推阱形成N⁺区(光刻版5)；

第十步，于整个半导体硅片表面淀积介质层；

第十一步，通过光刻，界定出接触孔区域，并进行氧化层刻蚀(光刻版6)；

第十二步，淀积金属层，通过光刻，定义出刻蚀区域，进行金属刻蚀(光刻版7)。

但是随着市场竞争的激烈，对成本控制的要求也越来越高，如何在不降低器件性能(如特征导通电阻(Specific Rdson)、耐压、器件电容等)的情况下，降低制造成本成为目前重要的研究方向。

控制制造成本，有两个主要方向，一是减小芯片面积，在同样大小的硅片上得到更多的芯片。另一方向是减少光刻次数，生产成本与光刻次数成正比，所以使用尽量少的光刻次数，能大幅度减少生产成本。

发明内容

本实用新型提供一种带有多晶硅场板的功率MOS场效应管，其目的是要在保证不影响器件性能(如特征导通电阻(Specific Rdson)、耐压等)的前提下，通过对终端保护结构的优化设计来减少光刻次数，从而降低器件的制造成本。

为达到上述目的，本实用新型采用的第一种技术方案是：一种带有多晶硅场板的功率MOS场效应管，在俯视平面上，该器件中间为并联的单胞阵列，单胞阵列的外围设有终端保护结构，其创新在于：

在俯视平面上，所述终端保护结构由一个场限环、一个场板和一个截止环组成，从单胞阵列的边缘单胞外围开始，终端保护结构由内向外按场限环、场板、截止环次序设置，而且边缘单胞外围直接连接场限环。

在截面上，场限环位于半导体硅片的第一导电类型外延层上部区域内，它由第一导电类型掺杂区和第二导电类型掺杂区构成，其中，第一导电类型掺杂区位于第二导电类型掺杂区的上部。

在截面上，场板由栅氧化硅层和导电多晶硅叠加构成，栅氧化硅层位于半导体硅片的第一导电类型外延层表面上，导电多晶硅位于栅氧化硅层上。

在截面上，截止环位于半导体硅片的第一导电类型外延层上部区域内，它由第一导电类型掺杂区和第二导电类型掺杂区构成，其中，第一导电类型掺杂区位于第二导电类型掺杂区的上部，金属层将第一导电类型掺杂区和第二导电类型掺杂区连接成等电位。