[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

摘要

本发明公开了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，通过在抛光硅晶圆上直接注入N型杂质的方式、推阱的方式和采用高压结隔离工艺将高压侧驱动控制模块和低压侧驱动控制模块隔离开，且在常规CMOS管工艺PN结隔离的基础上，通过在PN结表面形成降低表面电场区域，利用两层多晶硅形成电容分压器，有效地改变了PN结表面电场分布，形成了高压LDMOS管的高压隔离，再通过形成P-BODY区域，制备得到高压N型LDMOS管，与常规LDMOS管相比较，通过增加RESURF区域结构和双层多晶硅电容结构，可以达到700V以上的耐压要求；同时本制备方法工序简洁、成本较低，仅需要14块结构层次就可以形成直接驱动功率器件的高压栅驱动电路器件。

主权项

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，其特征在于包括以下步骤：①选择晶向为（100）、电阻率为50～70ohm·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：③‑1、在N阱扩散层上的二氧化硅上涂覆一层光刻掩膜层，然后利用光刻机在光刻掩膜层上打开P阱区域和RESURF区域，再使用腐蚀液去除P阱区域和RESURF区域的二氧化硅；③‑2、在P阱区域和RESURF区域上分别生长一层厚度为80～100nm的二氧化硅；③‑3、再一次在N阱扩散层上的二氧化硅上涂覆一层光刻掩膜层，然后利用光刻机在光刻掩膜层上打开P阱区域，向P阱区域注入剂量为2.95E13～3.15E13ions/cm2且能量为80Kev的硼离子，再在注入结束后利用等离子去胶设备和硫酸去除N阱扩散层上的二氧化硅上的光刻掩膜层；③‑4、高温推进P阱区域，再对P阱区域和RESURF区域进行普注，注入剂量为7.0E12ions/cm2且能量为80Kev的硼离子；③‑5、在氧化炉中推进P阱区域和RESURF区域，然后同时在P阱区域和RESURF区域上生长一层厚度为1200～1400nm的二氧化硅；④制备高压LDMOS管的浓硼区域，具体过程为：④‑1、在N阱扩散层上的二氧化硅上涂覆一层光刻掩膜层，然后利用光刻机在光刻掩膜层上打开浓硼区域，再使用腐蚀液去除浓硼区域的二氧化硅；④‑2、利用等离子去胶设备和硫酸去除N阱扩散层上的二氧化硅上的光刻掩膜层；④‑3、在浓硼区域上生长一层厚度为80～100nm的二氧化硅；④‑4、向浓硼区域注入剂量为4.0E14ions/cm2且能量为80Kev的硼离子；④‑5、在氧化炉中推进浓硼区域；⑤制备多晶电阻和多晶电容，具体过程为：⑤‑1、利用低温化学汽相淀积的方式在N阱扩散层上的二氧化硅上淀积一层厚度为500～600nm的多晶硅，作为底层多晶硅；⑤‑2、向底层多晶硅内注入剂量为2.7E14ions/cm2且能量为80Kev的硼离子进行多晶硅掺杂；⑤‑3、利用光刻掩膜层形成多晶电阻和 多晶电容的下极板；⑤‑4、在氧化炉中对多晶电容的下极板进行湿氧氧化，在多晶电容的下极板上生长一层厚度为500～700nm的二氧化硅，作为电容介质层；⑥制备高压LDMOS管和常规CMOS管的有源区和栅多晶硅，具体过程为：⑥‑1、在N阱扩散层上的二氧化硅上涂覆一层光刻掩膜层，然后利用光刻机在光刻掩膜层上打开有源器件的有源区，再使用腐蚀液去除有源区的二氧化硅；⑥‑2、在有源区上生长一层栅氧；⑥‑3、在栅氧上淀积一层厚度为390～470nm的多晶硅，作为栅多晶硅，形成多晶电容的上极板和栅多晶硅电极；⑦制备高压LDMOS管的P‑BODY区域，具体过程为：⑦‑1、在N阱扩散层上的二氧化硅上涂覆一层光刻掩膜层，然后利用光刻机在光刻胶掩膜层上打开P‑BODY区域；⑦‑2、向P‑BODY区域注入剂量为5.6E13ions/cm2且能量为80Kev的硼离子；⑦‑3、注入结束后利用等离子去胶设备和硫酸去除N阱扩散层上的二氧化硅上的光刻掩膜层；⑦‑4、在氧化炉中推进P‑BODY区域；⑧制备常规CMOS管的源极和漏极，具体过程为：⑧‑1、在N阱扩散层上的二氧化硅上涂覆一层光刻掩膜层，然后利用光刻机在光刻掩膜层上打开CMOS管N型源/漏区域，再使用腐蚀液去除N型源/漏区域的二氧化硅；⑧‑2、向N型源/漏区域注入剂量为5.0E15ions/cm2且能量为60Kev的砷离子，注入结束后利用等离子去胶设备和硫酸去除N型源/漏区域之外表面上的光刻掩膜层；⑧‑3在氧化炉中推进；⑧‑4、对N型源/漏区域的漏极区域进行LDD注入，在N型源/漏区域的漏极区域形成LDD结构，同时形成偏置栅MOS管，其中，LDD注入为普注，注入剂量为5.0E12ions/cm2，且能量为120Kev的磷离子；⑧‑5、再利用光刻机在光刻掩膜层上打开CMOS管P型源/漏区域，向P型源/漏区域注入剂量为7.0E14ions/cm2且能量为50Kev的硼离子；⑧‑6、注入结束后利用等离子去胶设备和硫酸去除P型源/漏区域之外表面上的光刻掩膜层；⑧‑7、再在P型源/漏区域上低温淀积二氧化硅，然后在氧化炉中主扩推进。