[发明专利]一种用于直接驱动功率器件的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高压栅驱动芯片的制备方法，通过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，形成了高压横向DMOS管的高压隔离，再通过形成P型轻掺杂区域，制备得到高压N型横向DMOS管，与常规横向DMOS管相比较，通过增加P型降低电场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13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选材：选择晶向为(100)、电阻率为40～60ohm·cm.的P型硅片作为初始材料，选择磷掺杂的N型硅片作为外延材料；由初始材料制成衬底层，由外延材料制成双层结构的外延层，外延层包括底层外延层和顶层外延层，衬底层、底层外延层和顶层外延层由下至上依次生长；②制备P型隔离区域，具体过程为：②‑1、在顶层外延层上生长一层厚度为900～1100nm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、在隔离区域上生长一层厚度为60～80nm的二氧化硅作为注入阻挡层；②‑4、向隔离区域隔离注入剂量为9.0E15ions/cm2且能量为50Kev的硼离子；②‑5、使用腐蚀液去除厚度为500～600nm的二氧化硅；②‑6、在氧化炉中推进隔离区域，推进温度为1200℃，推进时间为100～120分钟，然后进行湿氧氧化，在隔离区域上生长一层厚度为250nm的二氧化硅，形成P型隔离区域；③制备P阱区域和P型降低电场区域，具体过程为：③‑1、在顶层外延层的表面上涂敷一层光刻掩膜层，然后利用光刻机在光刻掩膜层上打开P阱区域和P型降低电场区域，再使用腐蚀液去除P阱区域和P型降低电场区域的二氧化硅；③‑2、在P阱区域和P型降低电场区域上分别生长一层厚度为80～90nm的二氧化硅；③‑3、向P阱区域隔离注入剂量为6.6E12ions/cm2且能量为80Kev的硼离子；③‑4、再一次在顶层外延层的表面上涂敷一层光刻掩膜层，然后利用光刻机打开P型降低电场区域上的光刻掩膜层，再向P型降低电场区域注入剂量为3.4E12ions/cm2且能量为80Kev的硼离子；③‑5、利用等离子去胶设备去除顶层外延层的表面上的光刻掩膜层；③‑6、在氧化炉中推进P阱区域和P型降低电场区域，推进温度为1200℃，推进时间为600～720分钟，然后进行湿氧氧化，分别在P阱区域和P型降低电场区域上生长一层厚度为1000～1200nm的二氧化硅；④制备高压横向DMOS管的P型重掺杂区域，具体过程为：④‑1、在顶层外延层的表面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型重掺杂区域，再使用腐蚀液去除P型重掺杂区域的二氧化硅；④‑2、在P型重掺杂区域上生长一层厚度为60～80nm的二氧化硅；④‑3、向P型重掺杂区域注入剂量为3.0E14ions/cm2且能量为80Kev的硼离子；④‑4、注入结束后去除顶层外延层的表面上的光刻掩膜层；④‑5、在氧化炉中推进P型重掺杂区域；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顶层外延层的表面上淀积一层厚度为600～800nm的多晶硅，作为第一层多晶硅；⑤‑2、向第一层多晶硅内注入剂量为3.2E14ions/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、在氧化炉中进行多晶硅氧化，生长一层厚度为600～700nm的二氧化硅，作为电容介质层；⑥制备高压横向DMOS管和常规CMOS管的有源区和多晶硅栅，具体过程为：⑥‑1、在顶层外延层的表面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、在栅氧上淀积一层多晶硅，作为第二层多晶硅，形成多晶电容的上极板和多晶硅栅电极；⑦制备高压横向DMOS管的P型轻掺杂区域，具体过程为：⑦‑1、在顶层外延层的表面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型轻掺杂区域，再使用腐蚀液去除P型轻掺杂区域的二氧化硅；⑦‑2、在P型轻掺杂区域上生长一层厚度为60～80nm的二氧化硅；⑦‑3、向P型轻掺杂区域注入剂量为7.0E13ions/cm2且能量为80Kev的硼离子；⑦‑4、注入结束后利用等离子去胶机去除顶层外延层的表面上的光刻掩膜层；⑦‑5、在氧化炉中隔离推进P型轻掺杂区域；⑧制备常规CMOS管的源极和漏极，具体过程为：⑧‑1、在顶层外延层的表面上涂覆一层光刻掩膜层，然后利用光刻机在光刻掩膜层上分别打开CMOS管的N型源/漏区域和P型源/漏区域，再使用腐蚀液去除N型源/漏区域和P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；⑧‑3、向N型源/漏区域的漏极区域注入剂量为6.0E12ions/cm2且能量为120Kev的磷杂质，形成N型漏区轻掺杂区域；⑧‑4、向P型源/漏区域的漏极区域注入剂量为7.0E14ions/cm2且能量为50Kev的硼离子。