[发明专利]用于直接驱动功率器件的N阱高压栅驱动芯片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体芯片的制备工艺，尤其是涉及一种用于直接驱动功率器件的N阱高压栅驱动芯片的制备方法。

背景技术

高压栅驱动芯片也称功率集成电路（PIC，POWER INTERGARTED CIRCUIT），其是电力电子器件技术与微电子技术相结合的产物，是机电一体化的关键元件。高压栅驱动芯片的应用范围很广，如应用于电子镇流器、马达驱动、调光、逆变电路、各种电源模块等等。

将功率器件及其驱动电路、保护电路、接口电路等外围电路集成在一个或几个芯片上，就制成了功率模块。随着功率模块的应用越来越广泛，功率模块逐渐由简单的触发功能向多功能的应用需要发展，如采用多芯片封装模块（MCM）把功率集成电路和功率半导体器件或无源元件封装在同一个封装体中，形成功率模块；还有如采用简单的基岛隔离，将高压栅驱动芯片和功率器件封装在同一个封装体中，形成功率模块，达到减小功率模块体积、提高工作可靠性的目的。早期，功率模块中的驱动电路采用的是分立器件方案，由于分立器件方案需要多个元件，集成度低、可靠性也不高，渐渐地被集成驱动电路的方案所替代，但早期的集成驱动电路方案由于其制备工艺无法实现高压，因此，早期的集成驱动电路不能直接驱动高压功率器件，应用时需要增加一个变压器才能实现相同的功能。

随着功率半导体工艺技术和常规CMOS工艺技术兼容的发展，采用高压隔离工艺，把高压侧驱动控制模块、低压侧驱动控制模块以及电平转移模块集成在同一芯片内形成高压栅驱动芯片成为可能，所以最终的技术发展将以集成度更高、功能更为强大的直接驱动功率器件的高压栅驱动芯片为主。在高压栅驱动芯片中，低压侧驱动控制模块在常规电压下工作，作为控制信号部分；高压侧驱动控制模块主要包括高压控制信号部分，控制高压侧栅极信号；而电平转移模块则考虑将低压侧控制信号向高压侧控制区传递，因而在实现这些功能时，主要考虑以下三个方面问题：其一是高压侧驱动控制模块和低压侧驱动控制模块的隔离问题，从工艺技术角度讲，高压隔离技术主要分PN结隔离、介质隔离和自隔离三种，自隔离工艺最为简单，但漏电流大；介质隔离成本较高，工序复杂，较难实现；PN结隔离技术的优点是工序简单、成本低，因此在常规CMOS工艺中，大多采用PN结隔离技术，但根据PN结击穿的基本原理，其耐压击穿点一般不在平面结，而发生在结的表面，使PN结提前击穿，致使达不到设计的需求，从而导致在常规CMOS工艺中无法实现几百伏甚至几十伏以上的高压；其二是实现高压侧驱动控制模块的高压器件（即LDMOS管），需要在常规CMOS器件工艺的基础上，通过增加RESURF区域（即降低表面电场区域）和P-BODY区域，形成N型LDMOS器件；其三是在抛光硅晶圆上采用N阱技术，实现需要的高耐压。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够产生700伏高压的直接驱动功率器件的N阱高压栅驱动芯片的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于直接驱动功率器件的N阱高压栅驱动芯片的制备方法，其包括以下步骤：

①选择晶向为（100）、电阻率为50～70 ohm·cm.的P型硅片作为衬底层，然后在衬底层上注入N型杂质磷，扩散形成N阱扩散层；

②制备P型隔离区域，具体过程为：

②-1、在N阱扩散层上生长一层厚度为590～730nm的二氧化硅，然后在二氧化硅上涂覆一层光刻掩膜层；②-2、利用光刻机在光刻掩膜层上打开用于隔离高压侧驱动控制模块和低压侧驱动控制模块的隔离区域，然后使用腐蚀液去除隔离区域的二氧化硅；②-3、向隔离区域隔离注入剂量为9.0E15ions/cm²，且能量为50Kev的硼离子；②-4、注入结束后利用等离子去胶设备和硫酸去除光刻掩膜层；

③制备P阱区域和RESURF区域，具体过程为：