方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管及其制备方法
技术领域
1.本发明属于微电子技术领域，具体地说是一种方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管及其制备方法。
背景技术：2.目前，常规的多层外延超结mos管结构如图7所示，在n-型衬底1的正面设有n-型外延层2，在n-型外延层2内设有在x方向（即水平左右方向）上为间隔设置、在y方向（即水平内外方向）上为连续设置的p-型柱3，在p-型柱3的顶部设有在x方向上为间隔设置、在y方向上为连续设置的p+型体区4，p+型体区4与p-型柱3接触，在p+型体区4内设有n+型源区5，在n+型源区5内设有p+型阱区6，在n-型外延层2的正面设有栅极氧化层7，在栅极氧化层7的正面设有栅极导电多晶硅8，在栅极导电多晶硅8的正面设有隔离层9，在隔离层9的正面设有正面金属层10，正面金属层10通过互联柱11与p+型阱区6接触，互联柱11与p+型阱区6配合将n+型源区5分隔成两个单独的部分。
技术实现要素：3.本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可在同等面积下实现更低的导通电阻与开关电荷的方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管及其制备方法。
4.按照本发明提供的技术方案，所述方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管，在n-型衬底的正面设有n-型外延层，在n-型外延层内设有在x方向上为间隔设置、在y方向上为连续设置的若干条p-型柱；在每条p-型柱的顶部均设有在y方向上为间隔设置的p+型体区，相邻两条p-型柱顶部的p+型体区呈错位设置，p+型体区与p-型柱接触，在p+型体区内设有n+型源区，在n+型源区内设有p+型阱区，在n-型外延层的正面设有栅极氧化层，在栅极氧化层的正面设有栅极导电多晶硅，在栅极导电多晶硅的正面设有隔离层，在隔离层的正面设有正面金属层，正面金属层通过互联柱与p+型阱区接触；在x方向上，互联柱与p+型阱区配合将n+型源区分隔成两个单独的部分。
5.作为优选，相邻p-型柱之间的距离为7um~8um。
6.上述的方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管的制备方法，该方法包括以下步骤：s1、提供n型衬底材料，n型衬底材料经光刻、低浓度n型离子的注入与高温炉管推进，形成n-型衬底；s2、在n-型衬底的正面淀积n型外延单元层材料，n型外延单元层材料上经过低浓度n型离子的注入、p型柱区域内光刻胶去除、p型柱区域内低浓度p型离子的注入推进，形成具有p-型柱单元的n-型外延单元层；s3、在n-型外延单元层的正面再次淀积n型外延单元层材料，n型外延单元层材料上经过低浓度n型离子的注入、p型柱区域内光刻胶去除、p型柱区域内低浓度p型离子的注
入推进，再次形成具有p-型柱单元的n-型外延单元层；s4、在z方向上重复步骤s3共7~10次，形成在x方向上为间隔设置、在y方向上为连续设置的若干条p-型柱；s5、在最上层的n型外延单元层的正面淀积n型外延覆盖层材料，n型外延覆盖层材料上经过低浓度n型离子的注入形成n-型外延覆盖层，n-型外延覆盖层与n-型外延单元层组合形成n-型外延层；s6、在n-型外延覆盖层的正面淀积二氧化硅，形成栅极氧化层，使用第一多晶版图在p-型柱的正上方并沿着y方向进行光刻刻蚀掉栅极氧化层的一部分二氧化硅，形成呈间隔设置的第一注入孔，相邻两条p-型柱上的第一注入孔呈错位设置，第一注入孔的刻蚀深度刻至n型外延覆盖层的正面露出为止；s7、在栅极氧化层的正面淀积多晶硅层，形成栅极导电多晶硅，使用第一多晶版图在栅极导电多晶硅上进行刻蚀，形成第二注入孔，相邻两条p-型柱上的第二注入孔呈错位设置，第二注入孔的刻蚀深度刻至n型外延覆盖层的正面露出为止；s8、通过第一多晶版图在n型外延覆盖层的正面进行高浓度p型离子的注入以及推进，形式位于p-型柱顶部的p+型体区；s9、通过第一多晶版图进行高浓度n型离子的注入以及推进，在p+型体区内形成n+型源区；s10、在栅极导电多晶硅的正面淀积隔离层材料并进行回流铺平形成隔离层；s11、使用第二多晶版图在隔离层上进行刻蚀，形成位于第二注入孔范围内的第三注入孔，相邻两条p-型柱上的第三注入孔呈错位设置，第三注入孔的尺寸小于对应的第二注入孔的尺寸，第三注入孔的刻蚀深度刻至深入n+型源区内一段距离，通过第二多晶版图在n+型源区内进行高浓度p型离子的注入以及推进，形式p+型阱区；s12、在隔离层的正面进行正面金属层的淀积与刻蚀，在隔离层的正面形成正面金属层、在第三注入孔内形成互联柱，使正面金属层通过互联柱与p+型阱区相接。
7.作为优选，在n-型外延层中，位于上方的n型外延单元层以及n-型外延覆盖层的厚度小于或者等于下方的n型外延单元层的厚度。
8.作为优选，所述n型外延单元层的总层数为9~12层。
9.作为优选，所述n+型源区中n型离子浓度大于n-型衬底以及n-型外延层中n型离子浓度。
10.作为优选，所述p+型体区、p+型阱区中p型离子浓度均大于p-型柱中p型离子浓度。
11.作为优选，所述隔离层材料为聚酰亚胺。
12.本发明具有以下优点：1、本发明中，方胞源区多层外延超结mos结构可以更加合理的利用过电流面积；2、本发明中，方胞多层外延的堆叠层数要比条胞的堆叠层数要高，内部超结结构可以更加稳定；3、本发明的方胞源区结构，在两个过电流区域之间多出一个存在超结结构但不过电流的dummy结构，可以更好的平衡有源区的电场分布，增加区域内的电流密度。
附图说明
13.图1是通过步骤s1得到的n-型衬底的结构示意图。
14.图2是通过步骤s2-s5在n-型衬底上形成n-型外延层的结构示意图。
15.图3是通过步骤s6-s7在n-型外延层上形成栅极氧化层和栅极导电多晶硅的结构示意图。
16.图4是通过步骤s8-s10在n-型外延层内形成p+型体区和n+型源区并在栅极导电多晶上形成隔离层的结构示意图。
17.图5是通过步骤s11在n+型源区内形成p+型阱区的结构示意图。
18.图6是通过步骤s12得到的方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管的结构示意图。
19.图7是现有技术的结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
21.一种方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管，如图6所示，在n-型衬底1的正面设有n-型外延层2，在n-型外延层2内设有在x方向（水平左右方向）上为间隔设置、在y方向（水平内外方向）上为连续设置的若干条p-型柱3，相邻p-型柱3之间的距离为7um~8um；在每条p-型柱3的顶部均设有在y方向上为间隔设置的p+型体区4，相邻两条p-型柱3顶部的p+型体区4呈错位设置，p+型体区4与p-型柱3接触，在p+型体区4内设有n+型源区5，在n+型源区5内设有p+型阱区6，在n-型外延层2的正面设有栅极氧化层7，在栅极氧化层7的正面设有栅极导电多晶硅8，在栅极导电多晶硅8的正面设有隔离层9，在隔离层9的正面设有正面金属层10，正面金属层10通过互联柱11与p+型阱区6接触；在x方向上，互联柱11与p+型阱区6配合将n+型源区5分隔成两个单独的部分。
22.上述方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管的制备方法，该方法包括以下步骤：s1、提供n型衬底材料，n型衬底材料经光刻、低浓度n型离子的注入与高温炉管推进，形成n-型衬底1，如图1所示；s2、在n-型衬底1的正面淀积n型外延单元层材料，n型外延单元层材料上经过低浓度n型离子的注入、p型柱区域内光刻胶去除、p型柱区域内低浓度p型离子的注入推进，形成具有p-型柱单元的n-型外延单元层；s3、在n-型外延单元层的正面再次淀积n型外延单元层材料，n型外延单元层材料上经过低浓度n型离子的注入、p型柱区域内光刻胶去除、p型柱区域内低浓度p型离子的注入推进，再次形成具有p-型柱单元的n-型外延单元层；s4、在z方向（竖直方向）上重复步骤s3共7~10次，形成在x方向上为间隔设置、在y方向上为连续设置的若干条p-型柱3；s5、在最上层的n型外延单元层的正面淀积n型外延覆盖层材料，n型外延覆盖层材料上经过低浓度n型离子的注入形成n-型外延覆盖层，n-型外延覆盖层与n-型外延单元层组合形成n-型外延层2，如图2所示；s6、在n-型外延覆盖层的正面淀积二氧化硅，形成栅极氧化层7，使用第一多晶版
图在p-型柱3的正上方并沿着y方向进行光刻刻蚀掉栅极氧化层7的一部分二氧化硅，形成呈间隔设置的第一注入孔，相邻两条p-型柱3上的第一注入孔呈错位设置，第一注入孔的刻蚀深度刻至n型外延覆盖层的正面露出为止；s7、在栅极氧化层7的正面淀积多晶硅层，形成栅极导电多晶硅8，使用第一多晶版图在栅极导电多晶硅8上进行刻蚀，形成第二注入孔，相邻两条p-型柱3上的第二注入孔呈错位设置，第二注入孔的刻蚀深度刻至n型外延覆盖层的正面露出为止，如图3所示；s8、通过第一多晶版图在n型外延覆盖层的正面进行高浓度p型离子的注入以及推进，形式位于p-型柱3顶部的p+型体区4；s9、通过第一多晶版图进行高浓度n型离子的注入以及推进，在p+型体区4内形成n+型源区5；s10、在栅极导电多晶硅8的正面淀积聚酰亚胺并进行回流铺平形成隔离层9，如图4所示；s11、使用第二多晶版图在隔离层9上进行刻蚀，形成位于第二注入孔范围内的第三注入孔，相邻两条p-型柱3上的第三注入孔呈错位设置，第三注入孔的尺寸小于对应的第二注入孔的尺寸，第三注入孔的刻蚀深度刻至深入n+型源区5内一段距离，通过第二多晶版图在n+型源区5内进行高浓度p型离子的注入以及推进，形式p+型阱区6，如图5所示；s12、在隔离层9的正面进行正面金属层10的淀积与刻蚀，在隔离层9的正面形成正面金属层10、在第三注入孔内形成互联柱11，使正面金属层10通过互联柱11与p+型阱区6相接，如图6所示。
23.在n-型外延层2中，位于上方的n型外延单元层以及n-型外延覆盖层的厚度小于或者等于下方的n型外延单元层的厚度。
24.所述n型外延单元层的总层数为9~12层。
25.所述n+型源区5中n型离子浓度大于n-型衬底1以及n-型外延层2中n型离子浓度。
26.所述p+型体区4、p+型阱区6中p型离子浓度均大于p-型柱3中p型离子浓度。
27.本发明增加了n-型外延单元层和p-型柱单元的层数，使n-型外延单元层和p-型柱单元的层数增至9~12层，同时将相邻p-型柱3之间的距离变小至7um~8um，由于在每条p-型柱3的顶部均设有在y方向上为间隔设置的p+型体区4，相邻两条p-型柱3顶部的p+型体区4呈错位设置，在p+型体区4内设有n+型源区5，在n+型源区5内设有p+型阱区6，正面金属层10通过互联柱11与p+型阱区6接触，且在x方向上，互联柱11与p+型阱区6配合将n+型源区5分隔成两个单独的部分。
28.使得本发明在p-型柱3之间增加了不过电流的dummy区域，方胞的源区结构在两个过电流区域之间多出一个存在超结结构但不过电流的dummy结构，可以更好的平衡n+型源区5的电场分布，增加区域内的电流密度。
技术特征：1.一种方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管，在n-型衬底（1）的正面设有n-型外延层（2），在n-型外延层（2）内设有在x方向上为间隔设置、在y方向上为连续设置的若干条p-型柱（3）；其特征是：在每条p-型柱（3）的顶部均设有在y方向上为间隔设置的p+型体区（4），相邻两条p-型柱（3）顶部的p+型体区（4）呈错位设置，p+型体区（4）与p-型柱（3）接触，在p+型体区（4）内设有n+型源区（5），在n+型源区（5）内设有p+型阱区（6），在n-型外延层（2）的正面设有栅极氧化层（7），在栅极氧化层（7）的正面设有栅极导电多晶硅（8），在栅极导电多晶硅（8）的正面设有隔离层（9），在隔离层（9）的正面设有正面金属层（10），正面金属层（10）通过互联柱（11）与p+型阱区（6）接触；在x方向上，互联柱（11）与p+型阱区（6）配合将n+型源区（5）分隔成两个单独的部分。2.如权利要求1所述的方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管，其特征是：相邻p-型柱（3）之间的距离为7um~8um。3.如权利要求1所述的方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管的制备方法，其特征是该方法包括以下步骤：s1、提供n型衬底材料，n型衬底材料经光刻、低浓度n型离子的注入与高温炉管推进，形成n-型衬底（1）；s2、在n-型衬底（1）的正面淀积n型外延单元层材料，n型外延单元层材料上经过低浓度n型离子的注入、p型柱区域内光刻胶去除、p型柱区域内低浓度p型离子的注入推进，形成具有p-型柱单元的n-型外延单元层；s3、在n-型外延单元层的正面再次淀积n型外延单元层材料，n型外延单元层材料上经过低浓度n型离子的注入、p型柱区域内光刻胶去除、p型柱区域内低浓度p型离子的注入推进，再次形成具有p-型柱单元的n-型外延单元层；s4、在z方向上重复步骤s3共7~10次，形成在x方向上为间隔设置、在y方向上为连续设置的若干条p-型柱（3）；s5、在最上层的n型外延单元层的正面淀积n型外延覆盖层材料，n型外延覆盖层材料上经过低浓度n型离子的注入形成n-型外延覆盖层，n-型外延覆盖层与n-型外延单元层组合形成n-型外延层（2）；s6、在n-型外延覆盖层的正面淀积二氧化硅，形成栅极氧化层（7），使用第一多晶版图在p-型柱（3）的正上方并沿着y方向进行光刻刻蚀掉栅极氧化层（7）的一部分二氧化硅，形成呈间隔设置的第一注入孔，相邻两条p-型柱（3）上的第一注入孔呈错位设置，第一注入孔的刻蚀深度刻至n型外延覆盖层的正面露出为止；s7、在栅极氧化层（7）的正面淀积多晶硅层，形成栅极导电多晶硅（8），使用第一多晶版图在栅极导电多晶硅（8）上进行刻蚀，形成第二注入孔，相邻两条p-型柱（3）上的第二注入孔呈错位设置，第二注入孔的刻蚀深度刻至n型外延覆盖层的正面露出为止；s8、通过第一多晶版图在n型外延覆盖层的正面进行高浓度p型离子的注入以及推进，形式位于p-型柱（3）顶部的p+型体区（4）；s9、通过第一多晶版图进行高浓度n型离子的注入以及推进，在p+型体区（4）内形成n+型源区（5）；s10、在栅极导电多晶硅（8）的正面淀积隔离层材料并进行回流铺平形成隔离层（9）；
s11、使用第二多晶版图在隔离层（9）上进行刻蚀，形成位于第二注入孔范围内的第三注入孔，相邻两条p-型柱（3）上的第三注入孔呈错位设置，第三注入孔的尺寸小于对应的第二注入孔的尺寸，第三注入孔的刻蚀深度刻至深入n+型源区（5）内一段距离，通过第二多晶版图在n+型源区（5）内进行高浓度p型离子的注入以及推进，形式p+型阱区（6）；s12、在隔离层（9）的正面进行正面金属层（10）的淀积与刻蚀，在隔离层（9）的正面形成正面金属层（10）、在第三注入孔内形成互联柱（11），使正面金属层（10）通过互联柱（11）与p+型阱区（6）相接。4.如权利要求3所述的方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管的制备方法，其特征是：在n-型外延层（2）中，位于上方的n型外延单元层以及n-型外延覆盖层的厚度小于或者等于下方的n型外延单元层的厚度。5.如权利要求3所述的方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管的制备方法，其特征是：所述n型外延单元层的总层数为9~12层。6.如权利要求3所述的方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管的制备方法，其特征是：所述n+型源区（5）中n型离子浓度大于n-型衬底（1）以及n-型外延层（2）中n型离子浓度。7.如权利要求3所述的方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管的制备方法，其特征是：所述p+型体区（4）、p+型阱区（6）中p型离子浓度均大于p-型柱（3）中p型离子浓度。8.如权利要求3所述的方胞源区带有dummy结构的多层外延超结mos管的制备方法，其特征是：所述隔离层材料为聚酰亚胺。
技术总结本发明涉及一种方胞源区带有dummy结构的多层外延超结MOS管及其制备方法，包括N-型衬底、N-型外延层、P-型柱、P+型体区、N+型源区、P+型阱区、栅极氧化层、栅极导电多晶硅、隔离层、正面金属层与互联柱；在N-型外延层内设有在X方向上为间隔设置、在Y方向上为连续设置的若干条P-型柱；在每条P-型柱的顶部均设有在Y方向上为间隔设置的P+型体区，相邻两条P-型柱顶部的P+型体区呈错位设置，在X方向上，互联柱与P+型阱区配合将N+型源区分隔成两个单独的部分。本发明可在同等面积下实现更低的导通电阻与开关电荷。与开关电荷。与开关电荷。
技术研发人员：廖巍
受保护的技术使用者：无锡紫光微电子有限公司
技术研发日：2022.07.19
技术公布日：2022/11/1
