[發明專利]一種超結LDMOS器件

有效

• 申請號: 201310077827.8
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN103165678A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 喬明;蔡林希;章文通;李燕妃;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明屬于功率半導體器件技術領域，具體涉及一種高壓超結功率半導體器件。

背景技術

隨著信息技術的迅速發展，功率MOSFET器件以其開關速度快、無二次擊穿、負溫度系數以及熱穩定性良好等優點得到廣泛的應用。在功率MOS器件設計中，擊穿電壓BV（Breakdown?Voltage）與比導通電阻R_on,sp的關系卻受到“硅極限”的限制，為了解決這一矛盾，一種稱為Super?Junction（或稱Multi-RESURF或3D?RESURF）的結構打破了傳統功率MOS器件理論極限，在保持功率MOS所有優點的同時，又有著較低的導通損耗。

橫向雙擴散金屬氧化物半導體（LDMOS，Lateral?Double-diffused?MOSFET）技術是高壓集成電路HVIC（High?Voltage?Integrated?Circuit）和功率集成電路PIC（Power?Integrated?Circuit）的關鍵技術。其主要特征在于溝道區和漏區之間加入一段相對較長的輕摻雜漂移區，該漂移區摻雜類型與漏端一致，通過加入漂移區，可以起到分擔擊穿電壓的作用。

所謂超結LDMOS，是一種改進型LDMOS，即傳統LDMOS的低摻雜N型漂移區被一組交替排布的N型柱區和P型柱區所取代。理論上，由于P/N柱區之間的電荷補償（相互耗盡），對縱向來說，耐壓層就可近似地認為是一個本征型，所以超結LDMOS可以獲得很高的擊穿電壓，而高摻雜的N型柱區則可以獲得很低的導通電阻，因此超結器件可以在擊穿電壓和導通電阻之間取得一個很好的平衡。橫向的超結由于受到縱向電場的影響，使超結中對稱的P/N柱區不能相互完全耗盡，其本質在于P/N柱區之間的電荷平衡被打破。

為了解決橫向超結器件由于襯底輔助耗盡效應帶來的P/N柱區電荷失衡的問題，可以在漂移區下方的區域引入一層緩沖層，如圖1，以補償P/N柱區之間的電荷差值，達到P/N柱區之間完全耗盡的目的。

然而該結構并不能完全改善器件體內的電場分布問題，仍然存在器件耐壓與導通電阻之間矛盾的問題。鑒于此，本發明提出一種高壓超結功率半導體器件，通過在襯底中引人N+島及在襯底和緩沖區之間引入P型電場屏蔽埋層的方式，改變體內電場分布，提高漂移區摻雜濃度，進而提高器件耐壓和降低比導通電阻，減小器件面積，降低成本。

發明內容

本發明提供一種超結LDMOS器件，旨在提高器件擊穿電壓的同時降低器件的比導通電阻。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種超結LDMOS器件，如圖2所示，包括P型襯底1、N型緩沖區4、P型條5、N型條6、P型體區7、P型重摻雜體接觸區8、N型重摻雜源區9、金屬源電極10、多晶硅柵電極11、柵氧化層12、金屬漏電極13、N型重摻雜漏區14；所述P型條5和N型條6平行于器件橫向方向，形成超結結構的漂移區；所述N型緩沖區4位于超結結構的漂移區和P型襯底1之間；所述N型重摻雜漏區14位于超結結構漂移區的一端，與所述P型條5和N型條6分別相接觸，而表面與金屬漏電極13相接觸；所述P型體區7位于超結結構漂移區的另一端，與P型條5、N型條6和N型緩沖區4均相接觸，其內部具有相互獨立的P型重摻雜體接觸區8和N型重摻雜源區9；所述P型重摻雜體接觸區8和N型重摻雜源區9表面與金屬源電極10相接觸；所述柵氧化層12位于N型重摻雜源區9與超結結構漂移區之間的P型體區7的表面；所述多晶硅柵電極位于柵氧化層12表面。所述P型襯底1中還嵌入了若干均勻分布的N+島2；所述P型體區7和靠近源端的N型緩沖區4與襯底1之間還具有一層P型電場屏蔽埋層3。

本發明提供的超結LDMOS器件，是在常規超結LDMOS器件的P型襯底中嵌入均勻分布的N+島，并在有源區（P型體區7和靠近源端的N型緩沖區4）和襯底之間引入一層P型電場屏蔽埋層。當器件漏端加正壓時，部分耗盡的N+島能在襯底里引入新的電場峰值，即增強體內電場，同時電離后的施主雜質能補償超結區域的非平衡電荷，進而可以緩解襯底輔助耗盡效應對超結LDMOS漂移區電荷平衡的影響，提高器件的縱向耐壓；在有源區和襯底之間引入的P型電場屏蔽埋層，可屏蔽由源端附近襯底中的N+島產生的高電場，降低源區附近的電場峰值，并且與其上的N型緩沖層形成超結，加上緩沖層上的超結，形成多重超結結構，使體內電場分布更加均勻，有效改善體內的電場分布，提高器件的擊穿電壓，并同時通過提高漂移區的摻雜濃度來降低器件的比導通電阻。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：