一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种新的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管。该结构包括：漂移区下面的掺杂埋层一区、与周期性分块漂移区相间隔存在的掺杂埋层二区、漂移区上面的掺杂埋层三区，其中漂移区受到了四周的掺杂埋层的电荷平衡的作用，可以得到高的击穿电压，由于重掺杂的埋层可以使得漂移区增加浓度，从而降低比导通电阻，并且由于漂移区受到的埋层作用是四个方向的，因此击穿电压和比导通电阻的优化可以得到最佳。
【专利说明】一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体功率器件【技术领域】，具体涉及是一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管结构。
【背景技术】
[0002]横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Lateral Double-diffused M0SFET,简称LDM0S)由于具有易于与低压器件集成等优点，而成为智能功率集成电路和片上系统设计中的关键器件。其主要特征在于基区和漏区之间加入一段相对较长的轻掺杂漂移区，该漂移区的掺杂类型与漏区一致，通过加入漂移区，可以起到分担击穿电压的作用，提高了 LDMOS的击穿电压。LDMOS的优化目标是低的导通电阻，使传导损失最小化。
[0003]基于超级结的垂直双掺杂MOS场效应管的想法被提出来用于提高击穿电压和高通电阻之间的矛盾关系。理论上,超级结通过N型和P型柱之间的电荷平衡得到高的击穿电压、通过重掺杂的N柱来降低导通电阻。通过低的导通电阻来最小化传导损失是在LDMOS(横向双扩散MOS场效应管)中十分想得到的性能，但是在SJ-LDMOS中，由于衬底辅助耗尽的缺陷，并且LDMOS漂移区用电场优化方法的方向在以往的结构中往往为两个方向或者三个方向，不能使电中性作用达到最优。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种分块漂移区完全被埋层覆盖型横向双扩散金属氧化物半导体场效应管新的LDMOS结构，改善了击穿电压与比导通电阻之间的矛盾关系，实现了高的击穿电压和低的比导通电阻。
[0005]本发明方案如下:
[0006]一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括:
[0007]半导体衬底；
[0008]位于所述半导体衬底表面的基区和漂移区；
[0009]位于所述基区表面的源区；
[0010]位于漂移区表面的漏区；
[0011]其特殊之处在于:
[0012]所述漂移区的上下左右均邻接有重掺杂埋层，所述重掺杂埋层的掺杂类型与半导体衬底相同。
[0013]基于以上基本方案，本发明还进一步做如下优化限定和改进:
[0014]上述重掺杂埋层包括:
[0015]位于半导体衬底表面、漂移区下方的重掺杂埋层一区；
[0016]位于重掺杂埋层一区表面、漂移区左右两侧的重掺杂埋层二区；
[0017]位于漂移区和重掺杂埋层二区表面的重掺杂埋层三区；
[0018]重掺杂埋层的三个区域均与基区和漏区相邻接。[0019]上述漂移区为一个整块区域，重掺杂埋层二区分为两块区域，分别位于漂移区的左右两侧。
[0020]上述漂移区分为不邻接的η块区域，η≥2，重掺杂埋层二区相应地分为不邻接的η+1块区域，所述η块区域与所述η+1块区域相互间隔排布。
[0021]上述η块区域的宽度相同，所述η+1块区域的宽度相同。相当于漂移区η块区域的相邻间隔均相同，重掺杂埋层二区的η+1块区域的相邻间隔均相同
[0022]上述重掺杂埋层的三个区域的掺杂浓度相同。
[0023]上述重掺杂埋层三个区域的长度与漂移区的长度相同。一般情况下，“重掺杂埋层的三个区域均与基区和漏区相邻接”，就相当于这里的“长度相同”；但考虑到源区、漏区有可能不是规则图形，这里进一步优选为“长度相同”
[0024]上述重掺杂埋层的三个区域的横截面为规则图形，当然，也可以是不规则图形。
[0025]上述重掺杂埋层的三个区域的纵截面为规则图形，当然也可以是不规则图形。
[0026]本发明的有益效果如下:
[0027]通过将漂移区分块并且完全被与半导体衬底导电类型相同的重掺杂埋层四周覆盖。其中由于漂移区受到了四周的掺杂埋层的电荷平衡的作用，可以得到高的击穿电压，由于重掺杂的埋层可以使得漂移区增加浓度，从而降低比导通电阻，并且由于漂移区受到的埋层作用是四个方向的，这突破了以往的漂移区受到埋层作用是二个或者三个的结构，并且没有SJ-LDMOS的衬底辅助耗尽的影响，因此比一般的方案击穿电压和比导通电阻的优化可以得到进一步的提升。
[0028]本方案器件制造简单，可操作性较强。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明具有分块漂移区完全被埋层覆盖型横向双扩散金属氧化物半导体场效应管结构的三维示意图。
[0030]图2是该结构漂移区沿OAC方向的截面图。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细描述。本领域技术人员应当能够认识到，该实施例并非对本发明保护范围的限制。
[0032]如图1和图2所示，本发明提供一种具有漂移区分块完全被覆盖型横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其包括:
[0033]半导体衬底I ;
[0034]位于所述半导体衬底外延材料I表面的基区3 ；
[0035]位于所述半导体衬底外延材料I表面且与基区相邻接的重掺杂埋层一区5 ；
[0036]位于重掺杂埋层一区5表面且与基区3相邻接的间断的周期分布的漂移区6 ；
[0037]位于重掺杂埋层一区5表面且与基区3相邻接且与漂移区6相间隔的重掺杂埋层二区7 ;
[0038]位于周期间隔存在的漂移区6和重掺杂埋层二区7表面且与基区3相邻接的重掺杂埋层三区8 ；[0039]位于所述基区表面的源区4，以及位于所述半导体衬底外延材料表面的漏区2 ；
[0040]其中，掺杂的埋层的三个区域在漂移区四周设计的且掺杂埋区的掺杂类型和衬底的掺杂类型相同并且是重掺杂，漂移区受到了四周的掺杂埋层的电荷平衡的作用，可以得到高的击穿电压，由于重掺杂的埋层可以使得漂移区增加浓度，从而降低比导通电阻，并且由于漂移区受到的埋层作用是四个方向的，因此击穿电压和比导通电阻的优化可以得到最佳。由此改善了器件的击穿电压与比导通电阻之间的矛盾关系。
[0041]其中，掺杂埋区3个区域的横截面可以为规则的图形，如:圆形、矩形，也可以为不规则的图形。
[0042]其中，掺杂埋区3个区域的纵截面可以为规则的图形，如:圆形、矩形，也可以为不规则的图形。
[0043]这里的“横截面”、“纵截面”分别是指沿AOB方向、OBC方向的截面。
[0044]进一步地，所述掺杂埋区3个区域的掺杂浓度大于衬底的掺杂浓度，使得电中性作用更加明显。
[0045]具体的掺杂过程，现有技术中已有很成熟的技术，在此不再详述。
[0046]本发明的技术方案，漂移区受到了四周的掺杂埋层的电荷平衡的作用，可以得到高的击穿电压，由于重掺杂的埋层可以使得漂移区增加浓度，从而降低比导通电阻，并且由于漂移区受到的埋层作用是四个方向的，因此击穿电压和比导通电阻的优化可以得到最佳。由此改善了 LDMOS的击穿电压与比导通电阻之间的矛盾关系，因此为实现集成技术提供了一种新的器件结构。
[0047]下面以一种具有分块漂移区完全被埋层覆盖型LDMOS为例来具体介绍本发明实施例中新结构，
[0048]分块漂移区完全被埋层覆盖型的LDMOS:
[0049]半导体衬底I ;
[0050]位于所述半导体衬底外延材料I表面的P型基区3 ；
[0051]位于所述半导体衬底外延材料I表面且与基区相邻接的P型重掺杂埋层一区5 ；
[0052]位于重掺杂埋层5表面且与基区3相邻接的间断的周期分布的N型漂移区6 ；
[0053]位于重掺杂埋层5表面且与基区3相邻接且与漂移区6相间隔的P型重掺杂埋层二区7 ;
[0054]位于周期间隔存在的漂移区6和重掺杂埋层二区7表面且与基区3相邻接的P型重掺杂埋层三区8 ；
[0055]位于所述基区表面的源区4，以及位于所述半导体衬底外延材料表面的漏区2。
[0056]当然，本发明中的LDMOS也可以为P沟道，其结构与N沟道LDMOS相同，在此不再赘述。
[0057]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括: 半导体衬底； 位于所述半导体衬底表面的基区和漂移区； 位于所述基区表面的源区； 位于漂移区表面的漏区； 其特征在于: 所述漂移区的上下左右均邻接有重掺杂埋层，所述重掺杂埋层的掺杂类型与半导体衬底相同。
2.根据权利要求1所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于，所述重掺杂埋层包括: 位于半导体衬底表面、漂移区下方的重掺杂埋层一区； 位于重掺杂埋层一区表面、漂移区左右两侧的重掺杂埋层二区； 位于漂移区和重掺杂埋层二区表面的重掺杂埋层三区； 重掺杂埋层的三个区域均与基区和漏区相邻接。
3.根据权利要求2所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于:所述漂移区为一个整块区域，重掺杂埋层二区分为两块区域，分别位于漂移区的左右两侧。
4.根据权利要求2所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于:所述漂移区分为不邻接的η块区域，η > 2，重掺杂埋层二区相应地分为不邻接的n+1块区域，所述η块区域与所述η+1块区域相互间隔排布。
5.根据权利要求4所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于:所述η块区域的宽度相同，所述η+1块区域的宽度相同。
6.根据权利要求2至5任一所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于:重掺杂埋层的三个区域的掺杂浓度相同。
7.根据权利要求6所述的分块漂移区完全被埋层覆盖型横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于:重掺杂埋层三个区域的长度与漂移区的长度相同。
8.根据权利要求7所述的分块漂移区完全被埋层覆盖型横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于:重掺杂埋层的三个区域的横截面为规则图形。
9.根据权利要求7所述的分块漂移区完全被埋层覆盖型横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于:重掺杂埋层的三个区域的纵截面为规则图形。
【文档编号】H01L29/78GK104009090SQ201410234519
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】段宝兴, 李春来, 杨银堂, 马剑冲, 袁嵩 申请人:西安电子科技大学