专利名称：一种无外延层的rf-ldmos器件结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种RF-LDMOS器件结构，具体涉及一种无外延层的RF-LDMOS器件结构，属于半导体技术领域。
背景技术：
RF-LDMOS (lateral double-diffused metal-oxide semiconductor，横向扩散金属氧化物半导体)能实现高增益和高的击穿电压，被广泛的用于射频、微波领域的功率放大器。RF-LDMOS的衬底通常作为导电层，源端通过衬底从背面的金属背板引出。通常使用高掺杂的衬底，能够实现高的电导率，从而降低源端的连线电阻，提高器件增益。但同时高掺杂的衬底也会带来相应的问题，首先，高掺杂的衬底会降低RF-LDMOS的漏极和衬底的击穿电压；其次，高掺杂的衬底上面很难制作N阱；再次，对于RF-LDMOS功率器件，为了提供大功率，通常是很多叉指并联，这样需要非常宽和非常长的金属线把他们连在一起。采用传统的高掺杂衬底，会带来很大的寄生电容。因此现有技术中通常采取在高掺杂衬底2上沉积一层一定厚度的低掺杂的外延层3，如图1所示，但是，引入外延层提高了 RF-LDMOS工艺的制作成本。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中的缺陷，提供一种没有外延层的RF-LDMOS器件结构，易于工艺实现，降低器件生产成本；同时可采用低掺杂高阻材料的衬底，提高器件的效率。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案一种无外延层的RF-LDMOS器件结构，包含源极、漏极，源极和漏极通过沟道连在一起，沟道的上面设有栅，栅与沟道间隔着一层氧化层，氧化层和栅由绝缘层覆盖，绝缘层外还设有场板，源极和漏极分别与源金属引线和漏金属引线连接，其特征在于，还包含一采用低掺杂的高阻半导体材料的衬底。衬底也可以采用绝缘材料，所述源极、漏极直接形成于所述衬底的一侧。低掺杂高阻的半导体材料电阻率通常为10-100 Ω · cm，而高掺杂低阻的半导体材料电阻率通常为0. 005-0. 05 Ω · cm，掺杂浓度因不同的材料而不同。还包含一形成于所述衬底另一侧的金属背板。所述源极从所述金属背板引出。所述衬底上设有通孔，所述源极穿过所述通孔与所述金属背板连接。所述源极与金属背板由重掺杂的半导一材料或者金属材料连接。 所述金属材料为钨或其他高导电率金属。所述源极作为一个单独的引出端，通过所述衬底上面设的金属连线引出。所述源极通过键合线或者倒装焊从所述衬底上面引出。所述衬底上设有N阱或P阱。[0015]本实用新型所达到的有益效果1、本实用新型的RF-LDMOS器件不需要使用外延层，减少了外延层这道工艺，降低了器件的成本。2、衬底不再是作为导电通路，因此可以使用低掺杂、高阻材料的衬底，高阻衬底能够带来如下好处首先，高阻衬底能够减小漏极和衬底的反偏PN结的结电容，这是因为掺杂浓度越低，耗尽区宽度越大，那么电容值越小。减小漏端的电容能够提高RF-LDMOS的效率。其次，采用低掺杂的衬底能够减小衬底的寄生电容，提高器件的效率。衬底的等效电路在小于IOGHz的情况下，可以认为是一个R、C并联网络。当衬底掺杂浓度高的时候，可以认为是一个电阻。当衬底掺杂浓度低的时候可以认为是一个电容。两个电容串联，降低了金属连线到衬底的寄生电容。再次，采用高阻衬底能够降低因为涡旋电流而造成的损耗，提高器件的效率。
图1是现有技术RF-LDMOS器件结构剖面示意图；图2是本实用新型的无外延层的RF-LDMOS器件结构的一个优选实施例的剖面示意图；图3是本实用新型的无外延层的RF-LDMOS器件结构的另一个优选实施例的剖面示意图；图中，1、金属背板，2、衬底，3、外延层，4、钨，5、漂移区，6、漏极，7、源区，8、源极，9、沟道， 10、氧化层，11、场板，12、漏金属引线，13、源金属引线，14、栅极，15、N阱，16、绝缘层。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。实施例1如图2所示，本实用新型以N型的RF-LDMOS器件结构为例进行介绍，相应的P型 RF-LDMOS器件结构可以根据本实施例进行推导而出。本实用新型的N型的RF-LDMOS器件结构包含直接形成于衬底2上的N型重掺杂的源极8和N型重掺杂的漏极6。源极8和漏极6通过沟道9连在一起。沟道9的上面设有栅14，其中间隔着一层氧化层10。漏极6由漏的接触孔和一段漂移区5组成。漏极6下面的衬底2上设有N阱15，N阱15能够减小导通电阻。氧化层10和栅14由绝缘层16覆盖。绝缘层16外还设有场板11，用来减小栅漏电容，由绝缘层16将栅14和场板11隔离。场板11通常与源极8接在一起。与源极8和漏极6连接的分别是源金属引线13和漏金属引线12。源金属引线13下面的P型重掺杂的源区7是用来与其形成良好的欧姆接触。本实施例中源极8的引出方式采用将源极8和衬底背面金属背板1连接，使源极 8由金属背板1引出的方式，在衬底2上设有通孔，将源极8端穿过衬底2上的通孔与衬底 2背面的金属背板1连接在一起，使源极8由金属背板1引出，源极8和衬底2背面的金属背板1由钨4直接连接，在其他实施例中，钨4也可采用其他重掺杂的P型或者金属形成。本实施例中衬底采用低掺杂的高阻材料。衬底2不再是作为导电材料，因此可以使用低掺杂的高阻材料作为衬底，避免了因为使用低阻高掺杂衬底而需要额外的外延层。 同时高阻衬底的使用，能够减少寄生电容和连线的损耗，提高器件的效率。与传统的结构相比同样能够实现低的源端串联电感和低的串联电阻，这样能够在输出大功率的时候同样能够保证高的增益和效率。该结构非常适合于需要输出大功率的应用，如用于基站或雷达的功率放大器。实施例2如图3所示，本实施例提供了另一种源极8的引出方式，与实施例1和图2的源极 8引出方式不同，源极8不再是通过衬底2背面的金属背板1引出，而是将源极8作为一个单独的引出端，通过键合线或者倒装焊等方法，从硅片的上面引出，通过衬底2上面的源金属引线13引出，取消了金属背板1，其余结构与实施例1相同。本实施例中衬底2同样采用低掺杂的高阻材料，避免了外延层的使用。衬底2不需要进行减薄，或者可以使用较厚的衬底，这样能够提高成品率，降低成本。采用本实施例的这种结构成本非常低，但是将源极8从衬底2上面引出通常会带来较大的寄生电感，电感值通常在InH左右，采用多跟连线并联的技术能够降低串联电感， 串联电感值能够降到0. 1-0. 5nH。当gm L l的时候会严重降低增益，从而影响其效率。其中，8111是RF-LDMOS的跨导，ω=2 π f，f是器件工作的频率，L是串联的电感值。大的串联电感，限制了 RF-LDMOS的跨导gm，从而限制了管子的尺寸。因此这种结构非常适用于输出较低功率的情况，如用于手机等移动终端设备上。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种无外延层的RF-LDMOS器件结构，包含源极、漏极，源极和漏极通过沟道连在一起，沟道的上面设有栅，栅与沟道间隔着一层氧化层，氧化层和栅由绝缘层覆盖，绝缘层外还设有场板，源极和漏极分别与源金属引线和漏金属引线连接，其特征在于，还包含一采用低掺杂的高阻半导体材料的衬底。
2.根据权利要求1所述的一种无外延层的RF-LDMOS器件结构，其特征在于，还包含一形成于所述衬底另一侧的金属背板。
3.根据权利要求2所述的一种无外延层的RF-LDMOS器件结构，其特征在于，所述源极从所述金属背板引出。
4.根据权利要求2或3所述的一种无外延层的RF-LDMOS器件结构，其特征在于，所述衬底上设有通孔，所述源极穿过所述通孔与所述金属背板连接。
5.根据权利要求4所述的一种无外延层的RF-LDMOS器件结构，其特征在于，所述源极与金属背板由重掺杂的半导体材料或者金属材料连接。
6.根据权利要求5所述的一种无外延层的RF-LDMOS器件结构，其特征在于，所述金属材料为钨或其他高导电率金属。
7.根据权利要求1所述的一种无外延层的RF-LDMOS器件结构，其特征在于，所述源极作为一个单独的引出端，通过所述衬底上面设的金属连线引出。
8.根据权利要求7所述的一种无外延层的RF-LDMOS器件结构，其特征在于，所述源极通过键合线或者倒装焊从所述衬底上面引出。
9.根据权利要求1所述的一种无外延层的RF-LDMOS器件结构，其特征在于，所述衬底上设有N阱或P阱。
专利摘要本实用新型公开了一种无外延层的RF-LDMOS器件结构，包含源极、漏极，源极和漏极通过沟道连在一起，沟道的上面设有栅，栅与沟道间隔着一层氧化层，氧化层和栅由绝缘层覆盖，绝缘层外还设有场板，源极和漏极分别与源金属引线和漏金属引线连接，还包含一采用低掺杂的高阻半导体材料的衬底。本实用新型的RF-LDMOS器件不需要使用外延层，减少了外延层这道工艺，降低了器件的成本。衬底不再是作为导电通路，因此可以使用低掺杂、高阻材料的衬底，能够减小漏极和衬底的反偏PN结的结电容，降低了金属连线到衬底的寄生电容，降低因金属连线中交变电流所引起的衬底的涡旋电流而造成的损耗，提高器件的效率。
文档编号H01L29/78GK202307903SQ201120403760
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者余庭, 张耀辉, 曾大杰, 赵一兵 申请人:昆山华太电子技术有限公司