[發(fā)明專利]一種超低比導通電阻的橫向高壓功率器件及制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310177386.9
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103280457A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喬明;李燕妃;周鋅;蔡林希;許琬;吳文杰;張波
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/10;H01L21/336
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超低比導通電阻的橫向高壓功率器件及其制造方法。

背景技術(shù)

橫向高壓功率器件是高壓功率集成電路發(fā)展必不可少的部分，高壓功率器件要求具有高的擊穿電壓，低的導通電阻和低的開關(guān)損耗。橫向高壓功率器件實現(xiàn)高的擊穿電壓，要求其用于承擔耐壓的漂移區(qū)具有長的尺寸和低的摻雜濃度，但為了滿足器件低導通電阻，又要求作為電流通道的漂移區(qū)具有高的摻雜濃度。在功率LDMOS器件（Latral?Double-diffused?MOSFET）設(shè)計中，擊穿電壓BV（Breakdown?Voltage）與比導通電阻R_on,sp（Specific?on-resistance）存在關(guān)系：R_on,sp∝BV^2.3～2.6，因此器件在高壓應用時，導通電阻急劇上升，從而限制了高壓LDMOS器件在高壓功率集成電路中的應用，尤其是在要求低導通損耗和小芯片面積的電路中。為了克服高導通電阻的問題，J.A.APPLES等人提出了RESURF（Reduced?SURface?Field）降低表面場技術(shù)，被廣泛應用于高壓器件的設(shè)計中，雖然有效地減小了導通電阻，但擊穿電壓和導通電阻之間的矛盾關(guān)系仍有待進一步改善。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有橫向高壓功率器件中所存在的高導通電阻問題，本發(fā)明提出了一種低導通損耗的橫向高壓功率器件及其制造方法，在保持高的擊穿耐壓的情況下，可以大大的降低器件比導通電阻。所述的超低比導通電阻橫向高壓功率器件與具有降場層結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)高壓功率器件相比，在相同芯片面積的情況下具有更小的導通電阻（或在相同的導通能力的情況下具有更小的芯片面積）。同時，本發(fā)明提供的制造方法簡單，工藝難度相對較低。

本發(fā)明技術(shù)方案為：

一種超低比導通電阻的橫向高壓功率器件，如圖2所示，包括第一導電類型半導體襯底1、第二導電類型半導體漂移區(qū)2、第一導電類型半導體降場層3、第一導電類型半導體體區(qū)6、第一導電類型半導體埋層4、第二導電類型半導體重摻雜層5、場氧化層7、柵氧化層8、多晶硅柵極9、第二導電類型半導體漏區(qū)（或第一導電類型半導體陽極區(qū)）10、第二導電類型半導體源區(qū)（或第二導電類型半導體陰極區(qū)）11、第一導電類型半導體體接觸區(qū)12、金屬前介質(zhì)13、源極金屬（或陰極金屬）14、漏極金屬（或陽極金屬）15；第二導電類型半導體漂移區(qū)2位于第一導電類型半導體襯底1表面，第二導電類型半導體漂移區(qū)2的頂層中間區(qū)域具有第一導電類型半導體降場層3和第二導電類型半導體重摻雜層5，第二導電類型半導體漂移區(qū)2的頂層一側(cè)區(qū)域具有與漏極金屬（或陽極金屬）15相連的第二導電類型半導體漏區(qū)（或第一導電類型半導體陽極區(qū)）10，第二導電類型半導體漂移區(qū)2表面是場氧化層7，第二導電類型半導體重摻雜層5位于場氧化層7和第一導電類型半導體降場層3之間；第一導電類型半導體體區(qū)6位于第一導電類型半導體襯底1表面，第一導電類型半導體體區(qū)6與第二導電類型半導體漂移區(qū)2中遠離第二導電類型半導體漏區(qū)（或第一導電類型半導體陽極區(qū)）10的側(cè)面相接觸，第一導電類型半導體體區(qū)6中具有與源極金屬（或陰極金屬）14相連的第二導電類型半導體源區(qū)（或第二導電類型半導體陰極區(qū)）11和第一導電類型半導體體接觸區(qū)12；第一導電類型半導體體區(qū)6與第一導電類型半導體襯底1之間還具有第一導電類型半導體埋層4；第一導電類型半導體體區(qū)6和第二導電類型半導體源區(qū)（或第二導電類型半導體陰極區(qū)）11的表面是柵氧化層8，柵氧化層8的表面是多晶硅柵極9；多晶硅柵極9、源極金屬（或陰極金屬）14和漏極金屬（或陽極金屬）15之間的區(qū)域填充有金屬前介質(zhì)13。

本發(fā)明的工作原理可以描述如下：