[發明專利]P型絕緣體上硅的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管

無效

• 申請號: 200910032751.0
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN101587909A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 孫偉鋒;賈侃;錢欽松;李海松;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

技術領域

本發明涉及功率半導體器件領域，更具體的說，是關于一種適用于高壓應用的絕緣體上硅的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管(SOI?LDMOS)的新結構。

背景技術

功率半導體器件是電力電子系統進行能量控制和轉換的基本電子元件，電力電子技術的不斷發展為半導體功率器件開拓了廣泛的應用領域，而半導體功率器件的導通電阻和擊穿電壓等特性則決定了電力電子系統的效率、功耗等基本性能。以橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管為代表的現代電力電子器件和相關產品在工業、能源、交通等用電的場合發揮著日益重要的作用，是機電一體化設備、新能源技術、空間和海洋技術、辦公自動化及家用電器等實現高性能、高效率、輕量小型的技術基礎。

隨著絕緣體上硅的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管的出現，它以普通橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管無法比擬的優點(功耗低、抗干擾能力強、集成密度高、速度快、消除閂鎖效應)而得到學術界和工業界的廣泛垂青。為使絕緣體上硅的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管有更好的應用，提高絕緣體上硅器件的擊穿電壓、進一步降低絕緣體上硅的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管的導通電阻是個重要的研究課題。

在相關的技術中，有人提出可以減少N型摻雜半導體區的摻雜濃度，這樣不但可以減少縱向電場的峰值，提高器件的縱向耐壓值，而且同時可以提高橫向的器件耐壓值，但是這樣的做法會使得器件的導通電阻大為增加，增加了器件的功耗。

還有人提出在P型襯底中埋入一個高摻雜的N型浮空層，這樣就可以在縱向上形成兩個反向耐壓的PN結，從而提高了縱向的耐壓值，但是這種結構是將漏區的高電場重新分配到源區和器件的中間區域，所以不利于源區和中間區域的耐壓。

發明內容

本發明提供一種能夠有效提高器件的耐壓，并且可以降低器件導通電阻的N型絕緣體上硅的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管。

本發明采用如下技術方案：

一種P型絕緣體上硅的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，包括：半導體襯底，在半導體襯底上面設置有埋氧化層，在埋氧化層上設有P型摻雜半導體區，在P型摻雜半導體區上設有N阱和P型漏區，在N阱上設有P型源區和N型接觸區，在N阱的表面設有柵氧化層且柵氧化層自N阱延伸至P型摻雜半導體區，在N阱表面的P型源區、N型接觸區和柵氧化層的以外區域及P型摻雜半導體區表面的P型漏區以外區域設有場氧化層，在柵氧化層的表面設有多晶硅柵且多晶硅柵延伸至場氧化層的表面，在場氧化層、N型接觸區、P型源區、多晶硅柵及P型漏區的表面設有氧化層，在P型源區、N型接觸區、多晶硅柵和P型漏區上分別連接有金屬層，在N阱和P型漏區之間的P型摻雜半導體區上設有上槽區，在P型摻雜半導體區和埋氧化層的接觸的地方設有下槽區。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

(1)本發明中的P型絕緣體上硅的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管的N阱6和P型漏區10之間的P型摻雜半導體區7上設有上槽區13，在P型摻雜半導體區7和埋氧化層8的接觸的地方設有下槽區14。在器件P型漏區10接高電壓時，上槽區13和下槽區14可以輔助漂移區縱向耗盡，使得漂移區(圖中的P型摻雜半導體區7)可以在更高濃度下完全耗盡且不增加漂移區中的橫向電場，從而使得器件導通電阻大幅降低的同時擊穿電壓顯著提高，參照附圖3，可以看出器件的擊穿電壓大大提高了。

(2)本發明中的P型絕緣體上硅的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管的N阱6和P型漏區10之間的P型摻雜半導體區7上設有上槽區13，它可以承擔較大的橫向電壓，提高器件的總體耐壓。

(3)本發明中的P型絕緣體上硅的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管的N阱6和P型漏區10之間的P型摻雜半導體區7上設有上槽區13，它可以承擔較大的橫向電壓，因而可以在同樣的橫向擊穿電壓條件下，減小P型摻雜半導體區7的長度，從而有效地減少了器件所占的面積，同時可以有效的降低器件導通電阻，參照圖4，可以看到在相同的柵極電壓和漏極電壓條件下所述的器件的漏極電流明顯增大，說明所述器件的導通電阻降低了。

(4)本發明中的P型絕緣體上硅的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管的P型摻雜半導體區7和埋氧化層8的接觸的地方設有下槽區14，它可以將埋氧層8上表面感應的正電荷限制在漏區下方，防止因感應的正電荷在橫向電場的作用下被掃入P型源區11而與表面溝道一起形成“雙溝”現象。

附圖說明