[發明專利]一種集成肖特基二極管的LDMOS器件

有效

• 申請號: 201810490635.2
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108447913B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 李澤宏;何文靜;羅蕾;任敏;高巍;張金平;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: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡;葛啟函

本發明提供一種集成肖特基二極管的LDMOS器件，包括第一導電類型半導體襯底、第一導電類型半導體埋層、第二導電類型半導體漂移區、第一導電類型半導體重摻雜區、第一導電類型半導體體區、第二導電類型半導體緩沖層、柵氧化層、多晶硅柵、金屬化源極和金屬化漏極；通過在第二導電類型半導體漂移區內設置相互獨立的第一溝槽隔離結構和第二溝槽隔離結構，其深度可調節，進而增大器件耐壓調節的靈活性；并通過在第一溝槽隔離結構和第二溝槽隔離結構之間設置相互分離的第一第一導電類型半導體屏蔽區和第二第一導電類型半導體屏蔽區，其與肖特基電極形成反向并聯的肖特基二極管，將傳統結構的寄生體二極管續流模式轉變為肖特基二極管續流模式。

技術領域

本發明屬于功率半導體技術領域，具體涉及一種集成肖特基二極管的LDMOS器件。

背景技術

功率器件是電力控制電路和電源開關電路中必不可少的電子元器件。自上世紀50年代問世以來，功率器件經過了可控硅、晶閘管、功率MOSFET、絕緣柵場效應晶體管(IGBT)四個發展階段，其中MOSFET和IGBT具有高頻、高壓、大電流的特點，使功器件的應用從單一的電力領域迅速滲透到消費電子、汽車電子、新能源等各大領域。隨著設計規則的不斷完善和工藝制備技術的日益成熟，功率MOSFET憑借其優良性能一直在功率半導體器件市場占據主導地位。

橫向雙擴散金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(LDMOS)是功率集成電路中經常使用的一類功率器件，其制作工藝與CMOS工藝兼容，具有易于驅動、控制簡單、便于集成、熱穩定好、耐久力高等優點，在汽車電子、電源管理、馬達傳動及各種驅動電路等高壓大功率系統中得到廣泛應用。具體的，LDMOS作為功率開關器件常用于電能轉換應用的半橋電路中。該類電路中，兩個功率LDMOS以圖騰柱的形式連接，并且分別由反相的柵極控制信號來控制兩個管子的開啟和關斷，實現交替導通，以中間點作為輸出端，對負載實現功率傳輸。由于開關延時的存在，當其中的一個功率管柵極信號變為低時，它并不會立刻關斷，若另一個功率管在此時導通，則會因為兩個管子均導通而產生很大的電流對器件造成損壞。因此必須留有足夠的時間使一個MOS管完全關斷后另一個MOS管才可開啟，這個時間稱為死區時間(dead time)。死區時間內，感性負載上的電流需要續流，電流從下管MOSFET的寄生體二極管流過。由于體二極管的正向導通壓降較大，則死區時間內由該寄生二極管產生的導通損耗也較大。另外，因為功率MOSFET的體二極管是雙極型器件，在正向導通過程中會引入過多的非平衡載流子，使體二極管的反向恢復時間增加，影響器件的開關速度，同時使反向恢復過程中的損耗增加。

在現有技術中，通常將一個肖特基二極管與下管MOSFET反并聯，利用肖特基二極管的單極導通特性和較低的導通壓降來降低死區時間內的功率損耗、提高器件的開關速度。反并聯肖特基二極管通常有兩種形式：其一為在下管MOSFET的外部反向并聯一個肖特基二極管，但會使器件數目和金屬布線增多，帶來可靠性問題；其二為直接利用MOSFET的輕摻雜外延層與源區金屬接觸，在器件內部形成肖特基二極管，這種方法大多用在TrenchMOSFET中，在橫向MOSFET中使用較少，該方法會影響器件耐壓，使漏電流增大、可靠性降低。

發明內容

為克服上述問題，本發明提出一種集成肖特基二極管的LDMOS器件，通過在傳統LDMOS內部設置肖特基接觸區和第一導電類型半導體屏蔽區，實現降低功率器件開關損耗的同時不影響器件耐壓，提高開關速度，且集成后的器件降低了系統成本，減少了版圖面積和金屬連線帶來的可靠性問題。

為實現上述目的，本發明提出如下技術方案：