[發明專利]一種具有交錯槽柵結構的橫向雙擴散金屬氧化物半導體器件

有效

• 申請號: 202110389306.0
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113113495B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 孫偉鋒;盧麗;殷智博;桑遠昌;劉斯揚;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/417
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明是一種具有交錯槽柵結構的橫向雙擴散金屬氧化物半導體器件，在P型體區(11)內設有N型源區(12)、第一P型源區(13A)、第一P型源區(13B)和溝槽多晶硅柵極(8C)，所述溝槽多晶硅柵極(8C)位于N型源區(12)內，溝槽多晶硅柵極(8C)的槽底延伸至高壓N型區(2)，在N型源區(12)、第一P型源區(13A)和第二P型源區(13B)上分別設有第一源極金屬接觸(9A)、第二源極金屬接觸(9B)。本發明結構與傳統LDMOS器件相比，可以實現在相同擊穿電壓下，更低的特征導通電阻。

技術領域

本發明涉及功率半導體器件領域，是一種具有交錯槽柵結構的橫向雙擴散金屬氧化物半導體器件。

背景技術

隨著半導體技術的持續發展與進步，功率半導體器件已經成為現代工業不可缺少的重要電子元件。橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管(Lateral Double-DiffusedMOSFET，簡稱LDMOS)在功率半導體器件中占有重要地位。LDMOS器件具有開關頻率高、可靠性高、易驅動等特點。同時，由于其與CMOS制造工藝兼容，LDMOS器件具有更加低廉的制造成本和更高的集成性，被廣泛應用于移動通信、汽車電子、航空航天等領域。

在廣泛應用于現代工業的過程中，開發出具有高性能的功率半導體器件成為了行業所趨。特征導通電阻與器件功耗有直接關系，特征導通電阻越小器件功耗越低，因此特征導通電阻(R_on,sp)的大小成為衡量一個功率半導體器件性能的重要指標。由于擊穿電壓的增加，LDMOS器件需要降低漂移區濃度或者增加器件長度，這樣會使得器件導通期間內部電流下降而造成特征導通電阻(R_on,sp)的增加。為應對這一問題，諸多技術被提出并應用于LDMOS器件中，其中溝槽技術尤為重要。

槽柵結構是在LDMOS器件中設置一個多晶硅填充的溝槽作柵極。在器件開啟時，槽柵側壁上的P型體區反型形成額外的電流通路，電流經由器件體內被漏區收集，可顯著提升器件電流密度，從而降低了器件的特征導通電阻(R_on,sp)。

所以，改變器件的槽柵結構，可以增加器件在導通時體內的電流密度，從而在不改變耐壓結構的同時有效降低特征導通電阻(R_on,sp)。

發明內容

技術問題：為了在器件達到一定的擊穿電壓(BV)的條件下，有效降低特征導通電阻(R_on,sp)從而獲得更好的性能，本發明提供一種具有交錯槽柵結構的橫向雙擴散金屬氧化物半導體器件。在耐壓結構不變的情況下縮短了器件尺寸。該發明相比傳統的LDMOS器件可以在同等擊穿電壓下有效提高器件的導通電流，從而降低特征導通電阻(R_on,sp)。

技術方案：本發明的一種具有交錯槽柵結構的橫向雙擴散金屬氧化物半導體器件采用的技術方案如下：

該器件以P型襯底為襯底，在P型襯底的上方設有高壓N型區，在高壓N型區內設有P型體區和左右對稱設置的第一N型漂移區、第二N型漂移區，在第一N型漂移區、第二N型漂移區內分別設有第一N型漏區、第二N型漏區，在第一N型漏區、第二N型漏區上分別設有第一漏極金屬接觸、第二漏極金屬接觸，在第一N型漂移區、第二N型漂移區表面分別設有第一場氧化層、第二場氧化層，在第一場氧化層、第二場氧化層上方分別設有第一源級場板、第二源級場板；在P型體區和第一N型漂移區、第二N型漂移區上表面還分別設有第一柵極氧化層、第二柵極氧化層，在第一柵極氧化層、第二柵極氧化層上方分別覆蓋有第一多晶硅柵極、第二多晶硅柵極；在P型體區內設有N型源區、第一P型源區、第二P型源區和溝槽多晶硅柵極，所述溝槽多晶硅柵極位于N型源區內，溝槽多晶硅柵極的槽底延伸至高壓N型區，在N型源區、第一P型源區和第二P型源區上分別設有第一源極金屬接觸、第二源極金屬接觸。

所述溝槽多晶硅柵極在器件寬度上等間隔分布，在器件長度方向上呈交錯分布，第一P型源區和第二P型源區位于槽柵多晶硅柵極未交錯區域并與槽柵多晶硅柵極相隔一定距離。