[發(fā)明專利]一種橫向擴散金屬氧化物功率MOS器件

無效

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• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102263125A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 陳偉元
• 申請（專利權）人: 蘇州市職業(yè)大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/36;H01L29/78
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種MOS器件，具體涉及一種橫向擴散金屬氧化物功率MOS器件。

背景技術

橫向擴散金屬氧化物功率MOS器件(LDMOS)；隨著半導體行業(yè)的迅猛發(fā)展，以大功率半導體器件為代表的電力電子技術迅速發(fā)展，應用領域不斷擴大，如交流電機的控制，打印機驅動電路。在現(xiàn)今各種功率器件中，LDMOS具有工作電壓高，工藝相對簡單，因此LDMOS具有廣闊的發(fā)展前景。在LDMOS器件設計中，擊穿電壓和導通電阻一直都是人們設計此類器件時所關注的主要目標，外延層的厚度、摻雜濃度、漂移區(qū)的長度是LDMOS最重要的參數(shù)。可以通過增加漂移區(qū)的長度以提高擊穿電壓，但是這會增加芯片面積和導通電阻。耐壓和導通電阻對于外延層的濃度和厚度的要求是矛盾的。高的擊穿電壓要求厚的輕摻雜外延層和長的漂移區(qū)，而低的導通電阻則要求薄的重摻雜外延層和短的漂移區(qū)，因此必須選擇最佳外延參數(shù)和漂移區(qū)長度，以便在滿足一定的源漏擊穿電壓的前提下，得到最小的導通電阻。RESURF(降低表面電場原理)一直被廣泛應用于高壓器件的設計中，此原理要求漂移區(qū)電荷和襯底電荷達到電荷平衡，以做到漂移區(qū)完全耗盡時可以承受較高耐壓。

盡管Single?RESURF結構能滿足一定的擊穿電壓要求，但由于漂移區(qū)濃度低而造成導通電阻較大。如果漂移區(qū)注入劑量過大而導致部分耗盡，則靠近溝道區(qū)的所述P型阱層與N型輕摻雜層之間的結內電場提前達到硅材料的臨界電場而發(fā)生擊穿，造成擊穿電壓降低；如果漂移區(qū)注入劑量過低而出現(xiàn)完全耗盡并同時有部分漏區(qū)也要被耗盡，則靠近漏端的漏極區(qū)與N型輕摻雜層之間的結過早發(fā)生擊穿，同樣使擊穿電壓降低。現(xiàn)有技術有報道在N型輕摻雜層表面注入P型輕摻雜區(qū)，從而改善漂移區(qū)的表面電場分布，這種設計雖然能提高擊穿電壓，但不利于降低器件比導通電阻設計；且會導致電場不均勻和相互耗盡從而導致降低LDMOS器件的截止頻率。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種橫向擴散金屬氧化物功率MOS器件，此功率MOS器件提高了擊穿電壓并降低了器件比導通電阻，同時大大改善了器件的響應時間和頻率特性。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種橫向擴散金屬氧化物功率MOS器件，包括：位于P型的襯底層內的P型阱層和N型輕摻雜層，所述P型阱層與N型輕摻雜層在水平方向相鄰從而構成一PN結，一源極區(qū)位于所述P型阱層，一漏極區(qū)位于所述襯底層內，位于所述源極區(qū)和N型輕摻雜層之間區(qū)域的P型阱層上方設有柵氧層，此柵氧層上方設有一柵極區(qū)所述N型輕摻雜層由第一N型輕摻雜區(qū)、第二N型輕摻雜區(qū)和P型輕摻雜區(qū)組成；所述第一N型輕摻雜區(qū)的摻雜濃度高于所述P型輕摻雜區(qū)的摻雜濃度，所述P型輕摻雜區(qū)的摻雜濃度高于所述第二N型輕摻雜區(qū)的摻雜濃度；

所述第一N型輕摻雜區(qū)與第二N型輕摻雜區(qū)的摻雜濃度比例范圍為：1.2∶1～1.3∶1；

所述第一N型輕摻雜區(qū)位于所述第二N型輕摻雜區(qū)上方；所述P型輕摻雜區(qū)在水平方向上位于所述第一N型輕摻雜區(qū)的中央?yún)^(qū)域且此P型輕摻雜區(qū)在垂直方向上位于所述第一N型輕摻雜區(qū)中央?yún)^(qū)域的中下部并與所述第二N型輕摻雜區(qū)表面接觸。

作為優(yōu)選，所述第一N型輕摻雜區(qū)與P型輕摻雜區(qū)的摻雜濃度比例為：1.1∶1。

作為優(yōu)選，所述P型阱層和N型輕摻雜層的結深比例為2∶1。

作為優(yōu)選，所述漏極區(qū)位于所述N型輕摻雜層內。

作為優(yōu)選，所述N型輕摻雜層位于所述漏極區(qū)與所述P型阱層之間。

由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點和效果：

1、本發(fā)明P型輕摻雜區(qū)在垂直方向上位于所述第一N型輕摻雜區(qū)中央?yún)^(qū)域的中下部并與所述第二N型輕摻雜區(qū)接觸，經(jīng)過仿真測試降低了柵漏電容Cgd，截止頻率提高了8％左右，形成兩條電流支路，進一步降低了比導通電阻。

2、本發(fā)明所述第一N型輕摻雜區(qū)、P型輕摻雜區(qū)和第二N型輕摻雜區(qū)的摻雜濃度依次降低，且P型阱層和N型輕摻雜層的結深比例為2∶1，有利于襯底層的垂直方向耗盡區(qū)與水平方向耗盡區(qū)相互耦合，從而便于器件的擊穿電壓和比導通電阻的參數(shù)設計。

3、本發(fā)明所述P型輕摻雜區(qū)兩側的第一N型輕摻雜區(qū)和第二N型輕摻雜區(qū)各自的摻雜濃度不同，且第一N型輕摻雜區(qū)和第二N型輕摻雜區(qū)之間的交界面位于P型輕摻雜區(qū)下方；有利于在P型輕摻雜區(qū)兩側形成垂直方向的耗盡層，可進一步提高器件的耐高壓性能。