具有新型电极结构的T-RESURFLDMOS的制作方法

文档序号:15124872发布日期:2018-08-08 00:08阅读:324来源:国知局

本实用新型涉及功率半导体器件领域,尤其涉及一种具有新型电极结构的TRIPLE RESURF LDMOS。



背景技术:

横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS,Lateral double-diffused MOS transistors)器件是一种良好的半导体,满足了高耐压,实现功率控制等方面的要求。LDMOS是DMOS的一种,LDMOS作为一种近似于传统的场效应晶体管(FET)器件的一种场效应晶体器件,主要包括在半导体衬底重形成沟道区域所分隔的源漏区域,并依次于沟道区域上方形成栅电极。

传统的LDMOS器件在导通时,其导电沟道位于顶层的正表面,且为横向沟道,栅场板覆盖于较厚的栅氧化层上,导致通态电流向漂移区正表面集中,扩展电阻大,漂移区电导调制效应不均匀,通态电阻大,通态功耗高,器件的工作效率低。



技术实现要素:

有鉴于此,本实用新型设计完成了具有新型电极结构的T-RESURF LDMOS,降低了导通电阻和功耗,提高了击穿电压和器件的工作效率。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题:

具有新型电极结构的T-RESURF LDMOS,包括重掺杂衬底和设置在所述重掺杂衬底上的轻掺杂外延层,所述轻掺杂外延层上设有轻掺杂漂移区,所述轻掺杂漂移区内从左到右依次设有掺杂浓度递减的第一埋层、第二埋层、第三埋层和第四埋层,所述轻掺杂漂移区的顶层设有绝缘氧化层,所述绝缘氧化层内从左到右依次蚀刻有第一场板、偏置电极和第二场板;

所述重掺杂衬底、轻掺杂外延层、第一埋层、第二埋层、第三埋层和第四埋层均填充有第一掺杂类型,所述轻掺杂漂移区填充有第二掺杂类型。

进一步地,所述轻掺杂外延层上还设有沟道区,所述沟道区上从左到右依次设有重掺杂区和重掺杂源区,所述重掺杂区和重掺杂源区上设有与绝缘氧化层顶面平齐的源极金属区,所述绝缘氧化层上设有栅区;

所述轻掺杂漂移区上还设有漏区,所述漏区上设有漏极金属区;

所述重掺杂区和沟道区均填充有第一掺杂类型,所述重掺杂源区和漏区均填充有第二掺杂类型。

进一步地,所述第一埋层的第一掺杂类型的浓度小于所述轻掺杂漂移区的第二掺杂类型的浓度。

进一步地,所述第一埋层、第二埋层、第三埋层和第四埋层的长度之和小于所述轻掺杂漂移区的长度。

进一步地,所述第一掺杂类型包括P型,所述第二掺杂类型包括N型。

进一步地,所述第一掺杂类型包括N型,所述第二掺杂类型包括P型。

本实用新型的具有新型电极结构的T-RESURF LDMOS具有以下有益效果:

本实用新型公开了具有新型电极结构的T-RESURF LDMOS,包括重掺杂衬底和设置在重掺杂衬底上的轻掺杂外延层,轻掺杂外延层上设有轻掺杂漂移区,轻掺杂漂移区内设有掺杂浓度递减的第一埋层、第二埋层、第三埋层和第四埋层,即采用横向变掺杂埋层,使得靠近漏区的第四埋层的浓度低,远离漏区的第一埋层的浓度高,可以更好地辅助耗尽轻掺杂漂移区,降低漏区的表面电场的附加电场,提高了击穿电压,且埋层可以在表面形成低阻通道,降低导通电阻;轻掺杂漂移区的顶层上设有绝缘氧化层,绝缘氧化层内蚀刻有第一场板、偏置电极和第二场板,其中偏置电极的存在,既可做场板用,也可在轻掺杂漂移区表面形成一层低阻的载流子积累层,进一步降低了器件的导通电阻,而所述第一场板和第二场板的存在,通过调制轻掺杂漂移区的电场分布,进一步提高了器件的击穿电压。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型具有新型电极结构的T-RESURF LDMOS结构示意图;

其中,1.重掺杂衬底;2.轻掺杂外延层;3.重掺杂区;4.重掺杂源区;5.沟道区;6.轻掺杂漂移区;7.漏区;8.第一埋层;9.第二埋层;10.第三埋层;11.第四埋层;12.源极金属区;13.栅区;14.漏极金属区;15.绝缘氧化层;16.第一场板;17.第二场板;18.偏置电极。

具体实施方式

在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

实施例

需要说明的是,具有新型电极结构的T-RESURF LDMOS,全称是,具有新型电极结构的TRIPLE RESURF LDMOS。

如图1所示,本实施例的具有新型电极结构的T-RESURF LDMOS,包括重掺杂衬底1和设置在所述重掺杂衬底1上的轻掺杂外延层2,所述轻掺杂外延层2上设有轻掺杂漂移区6,所述轻掺杂漂移区6内从左到右依次设有掺杂浓度递减的第一埋层8、第二埋层9、第三埋层10和第四埋层11,所述轻掺杂漂移区6的顶层设有绝缘氧化层15,所述绝缘氧化层15内从左到右依次蚀刻有第一场板16、偏置电极18和第二场板17;所述重掺杂衬底1、轻掺杂外延层2、第一埋层8、第二埋层9、第三埋层10和第四埋层11均填充有第一掺杂类型,所述轻掺杂漂移区6填充有第二掺杂类型。

进一步的,所述轻掺杂外延层2上还设有沟道区5,所述沟道区5上从左到右依次设有重掺杂区3和重掺杂源区4,所述重掺杂区3和重掺杂源区4上设有与绝缘氧化层15顶面平齐的源极金属区12,所述绝缘氧化层15上设有栅区13;

所述轻掺杂漂移区6上还设有漏区7,所述漏区7上设有漏极金属区14;

所述重掺杂区3和沟道区5均填充有第一掺杂类型,所述重掺杂源区4和漏区7均填充有第二掺杂类型。

具体的,所述第一埋层8、第二埋层9、第三埋层10和第四埋层11均填充有第一掺杂类型的浓度小于所述轻掺杂漂移区6填充有第二掺杂类型的浓度;且第一埋层8、第二埋层9、第三埋层10和第四埋层11的长度之和小于所述轻掺杂漂移区6的长度。

其中,所述第一掺杂类型包括P型,所述第二掺杂类型包括N型,或者,所述第一掺杂类型包括N型,所述第二掺杂类型包括P型。

本实施例中,对于NLDMOS来说,采用P型注入,选择硼离子进行第一埋层8、第二埋层9、第三埋层10和第四埋层11的注入;对于PLDMOS来说,采用N型注入,选择磷离子进行第一埋层8、第二埋层9、第三埋层10和第四埋层11的注入。

具体的,基于横向变掺杂技术,在轻掺杂漂移区6采用离子注入形成第一埋层8、第二埋层9、第三埋层10和第四埋层11,使得靠近漏区7的掺杂浓度越低,远离漏区7的掺杂浓度越高,这样,当漏区7加高压时,第一埋层8、第二埋层9、第三埋层10和第四埋层11都会被耗尽,由于靠近漏区7的掺杂浓度低,则漏区7的电场的叠加作用减弱,漏区7的表面附近的电场相对降低,击穿电压则提高,不易击穿;且所述第一埋层8、第二埋层9、第三埋层10和第四埋层11埋层能够在漏区7表面形成低阻通道,降低导通电阻。

具体的,通过光刻和腐蚀形成“第一场板16-偏置电极18-第二场板17”结构,所述偏置电极18可以偏置一定的电位,既可做场板用,也可在轻掺杂漂移区6表面形成一层低阻的载流子积累层,进一步降低了器件的导通电阻,而所述第一场板16和第二场板17的存在,通过调制轻掺杂漂移区6的电场分布,进一步提高了器件的击穿电压。

示例性的,假设第一掺杂类型为P型,第二掺杂类型为N型,则正常工作下,源极金属区12接地,漏极金属区14接高压,轻掺杂漂移区6为N型,沟道区5为P型,在沟道区5与轻掺杂漂移区6之间形成一个PN结,而在轻掺杂外延层2和轻掺杂漂移区6也存在一个PN结来耗尽轻掺杂漂移区6。当漏极金属区14加高压时,最容易发生击穿的部位就是沟道区5和轻掺杂漂移区6的PN结表面以及漏区7附近,所以本实用新型在轻掺杂漂移区6内从左到右依次设有掺杂浓度递减的第一埋层8、第二埋层9、第三埋层10和第四埋层11,即采用横向变掺杂埋层,使得靠近漏区7的第四埋层11的浓度低,远离漏区7的第一埋层8的浓度高,这么做会在轻掺杂漂移区6的纵向上引入多个PN结来辅助耗尽,降低漏区7的表面电场的附加电场,从而提高击穿电压;在埋层的表面形成高电导通路,加上轻掺杂漂移区6表面的低阻通道从而形成双低阻通道可以明显提高器件的导通电流,降低导通电阻,提高器件的击穿电压,减小了功耗;再采用“第一场板16-偏置电极18-第二场板17”结构,由于偏置电极18的存在,既可做场板用,也可在轻掺杂漂移区6表面形成一层低阻的载流子积累层,所以进一步降低了器件的导通电阻,而所述第一场板16和第二场板17的存在,通过调制轻掺杂漂移区6的电场分布,进一步提高了器件的击穿电压。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

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