[发明专利]兼容BCD深槽隔离制造工艺的垂直双扩散晶体管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种兼容BCD深槽隔离制造工艺的垂直双扩散晶体管及其制造方法。具体为本发明提供了一种BCD工艺中利用深槽隔离将高压VDMOS与低压CMOS隔离的解决办法，隔离槽与VDMOS漏极电位引出槽通过负载效应一次性刻蚀生成两种不同深度的槽，隔离槽CD为漏极电位引出槽CD的1.5~2倍；同时本发明还提供了一种槽底氧化层刻蚀后填充外延工艺，槽底刻蚀掉氧化层然后填充外延后作为VDMOS漏极引出的结构。本发明使用深槽刻蚀工艺和槽底氧化层刻蚀技术以及槽底外延填充技术相互结合，将VDMOS的漏极引入器件的正面，避免了版图面积的浪费，不会对光刻套刻蚀精度产生影响。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体公开了一种兼容BCD深槽隔离制造工艺的垂直双扩散晶体管及其制造方法。

背景技术

BCD（Bipolar-CMOS-DMOS）工艺把Bipolar（双极型晶体管）器件、CMOS（互补金属氧化物半导体场效应晶体管）器件、DMOS（双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管）功率器件同时制作在同一芯片上，综合了双极型器件高跨导、强负载驱动能力和CMOS集成度高、低功耗的优点，使其互相取长补短，发挥各自的优点；在BCD 器件中Bipolar主要负责模拟控制，CMOS主要负责数字控制，DMOS主要负责管理系统中的高电压大电流。同时DMOS可以在开关模式下工作，功耗极低。由于BCD工艺综合了以上三种器件各自的优点，使它成为功率集成电路的主流工艺技术。BCD工艺可大幅降低功率耗损，提高系统性能，节省电路的封装费用，并具有更好的可靠性。

BCD工艺中的高压器件DMOS通常是以LDMOS（横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管）。LDMOS，即横向双扩散金属-氧化物-半导体，一般N沟道LDMOS比较常见，是通过源的N+和下面的P-共同扩散来形成沟道的，由于沟道与正常的MOS管没什么区别，所以开启电压可以做到与普通MOS差不多。另外，LDMOS一般用于高压功率电路，通过漂移区低的掺杂浓度来提高漏端的电压。为了进一步提高LDMOS的耐压，需要不断增加漂移区的长度，漂移区增加会进一步增加芯片的面积，随着漂移区的长度增加，电场会在器件表面集中，这就需要额外的技术手段降低表面电场。

相比于LDMOS器件，VDMOS（垂直双扩散金属氧化物晶体管）器件具有更低的导通电阻，相较于LDMOS的横向漂移区，VDMOS的纵向漂移区更能省版图面积。但是，传统的VDMOS的漏极需要从器件的底部引出，因此VDMOS很难集成在传统的BCD工艺中。

传统的BCD与VDMOS第一种结合的方式如图1所示：VDMOS的漏极都是通过高掺杂浓度注入将漏极引入器件的正面。通过N型埋层102加 1051高压N型深阱加1091N型第一注入区将VDMOS的漏极引入器件正面。

上述结构中，电流通过N型埋层102加高压N型深阱1051加N型第一注入区1091到达漏极会产生很大的内阻，造成器件功耗增大，降低系统性能，高压N型深阱1051属于N型深阱，注入剂量受到深度的限制，对于开发更高耐压的VDMOS就迫使深度继续加深，会对注入工艺造成非常大的挑战。

由于VDMOS的漏极电位比较高，源区Source的电位比较低。所以1051与1052P掺杂区域之间必须保留一定的距离防止穿通，随着VDMOS的耐压提升，两者之间的距离也随着提高，这样就会造成一定的版图面积的浪费。

传统的BCD与VDMOS另一种结合的方式如图2所示：VDMOS的漏极都是通过深槽刻蚀后填入金属导线将漏极引入器件的正面，即通过第一埋层202加第一注入区212加漏极金属将VDMOS的漏极引入器件正面。

上述结构中，漏极孔刻蚀的CD（宽度）和孔的深度比较受限于实际工艺能力，孔的深度过深会浪费大量的时间用于刻蚀上，浪费产能。该方案中的漏极电位引出槽是在有源区做完后形成的，这样容易造成光刻套刻蚀精度下降。

发明内容