6，漏区上面为漏极5 ；
[0033]位于基区表面的源区11和沟道12 ;
[0034]源区表面形成源极1，沟道12上面为栅绝缘层3位于栅极2下方；
[0035]沟道与漏区之间漂移区表面形成N柱和P柱相间排列的超结漂移区7 ;
[0036]超结漂移区7上方为阶梯场氧化层4 ;
[0037]薄场氧化层的厚度为41，厚场氧化层的厚度为42。
[0038]在LDMOS漂移区的表面形成Super Junct1n层，可以有效降低漂移区的导通电阻。又由于Super Junct1n下方为缓冲层，可以有效解决衬底辅助耗尽效应，使得器件具有很高的击穿电压。为了进一步优化器件的特性，解决场氧化层厚度受到器件之间隔离氧化层厚度限制的问题，利用两步STI技术在超结漂移区上形成阶梯场氧化层。根据电场调制原理，阶梯场氧化层对漂移区表面的电场进行调制，使其电场分布更加均匀，进一步提高了器件的击穿电压。又由于靠近沟道的薄场氧化层厚度较小，在漂移区表面场板下方区域多数载流积累的浓度增加，并且在薄场氧化层下方电流的导通路径变宽，从而大幅度地降低了器件的导通电阻。
[0039]以N沟道LDMOS为例，具体可以通过以下步骤进行制备:
[0040]I)半绝缘材料(包括S1、SiC和GaAs等)的衬底上外延N型缓冲层；
[0041]2)在缓冲层上左端形成P型基区；
[0042]3)自基区至漏区注入若干相间排列的高浓度的N柱和P柱，形成超结漂移区；
[0043]4)利用两步STI技术，形成有源区同时在超结漂移区上形成阶梯场氧化层；场氧化层的阶梯拐角位置为超结漂移区的中点位置；其中，薄场氧化层的厚度为厚场氧化层的厚度的1/2 ;耐压要求为100?300V时，厚场氧化层的厚度为I μ m ;耐压要求为300?700V时，厚场氧化层的厚度为1.5 μπι ;
[0044]5)在沟道上面形成栅氧化层并淀积多晶硅、刻蚀多晶硅和栅氧化层，形成栅极；
[0045]6)在基区利用双扩散技术注入形成沟道，同时在右端注入形成漏区；
[0046]7)在基区左端形成沟道衬底接触；
[0047]8)在器件表面淀积钝化层，并刻蚀接触孔；
[0048]9)淀积金属并刻蚀形成漏极和源极。
[0049]经实验，该器件的性能较之于传统器件大幅度提升，在两种器件漂移区长度相同的情况下该器件的击穿电压提高约25% ;在两种器件击穿电压相同的情况下比导通电阻下降约30%。
[0050]当然，本发明中的LDMOS也可以为P型沟道，其结构与N沟道LDMOS等同，亦应属于本申请权利要求的保护范围，在此不再赘述。
[0051]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，这些改进和替换的方案也落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管，包括: 半导体材料的衬底； 在所述衬底上生长的外延层，作为缓冲层； 在所述外延层上形成相邻接的基区和漂移区，漂移区注入N柱和P柱相间排列形成超结漂移区； 位于超结漂移区上相邻接的场氧化层和漏区，其中场氧化层与沟道保持间距； 在所述基区上利用双扩散技术形成的沟道，在所述基区上形成沟道衬底接触并与靠近沟道一侧短接形成源区； 位于沟道上方的栅绝缘层以及栅极； 分别在源区和漏区上形成的源极和漏极； 其特征在于: 所述场氧化层为阶梯型，即其中靠近沟道的区域为深度较浅的薄场氧化层，靠近以及邻接漏区的区域为深度较深的厚场氧化层；所述栅绝缘层以及栅极自沟道上方延展覆盖至薄场氧化层的部分。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:薄场氧化层的厚度为厚场氧化层的厚度的1/2。3.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:耐压要求为100?300V时，厚场氧化层的厚度为I μπι ;耐压要求为300?700V时，厚场氧化层的厚度为1.5 μπι。4.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:所述场氧化层的阶梯拐角位置为超结漂移区的中点位置。5.一种制作权利要求1所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管的方法，包括以下步骤: 1)在半导体材料的衬底上外延缓冲层； 2)在缓冲层上左端形成基区； 3)从基区到右端生成超结漂移区，即交替注入高浓度的N柱和P柱； 4)形成有源区同时在超结漂移区上形成场氧化层； 5)在沟道上面形成栅氧化层并淀积多晶硅、刻蚀多晶硅和栅氧化层，形成栅极； 6)在基区利用双扩散技术注入形成沟道，同时在超结漂移区的右端注入形成漏区； 7)在基区左端形成沟道衬底接触； 8)在整个表面淀积钝化层，并刻蚀接触孔； 9)淀积金属并刻蚀形成漏极和源极； 其特征在于: 在形成有源区时，首先在超结漂移区表面靠近沟道的区域利用STI技术形成深度较浅的薄场氧化层，保证栅绝缘层以及栅极自沟道上方延展覆盖至薄场氧化层的部分；然后在超结漂移区表面靠近漏端的区域以及多个所述横向双扩散金属氧化物半导体场效应管之间的相互隔离处利用STI技术形成深度较深的厚场氧化层，即在超结漂移区的表面形成阶梯状的场氧化层。
【专利摘要】本发明提出了一种新型超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(SJ-LDMOS)，包括在LDMOS漂移区的表面形成SJ层，并利用两步浅槽隔离(STI)技术在Super Junction上方形成阶梯场氧化层的新型半导体器件，一方面利用电场调制效应使器件表面的电场分布更加均匀，从而增加器件的击穿电压；另一方面由于阶梯场氧化层靠近器件沟道处的较薄氧化层厚度较小，在开启状态下场板下方的漂移区表面存在更多的多数载流子积累，并且在薄阶梯氧化层下方器件纵向的电流通道变宽从而大幅度地降低了器件的导通电阻。
【IPC分类】H01L29/78, H01L21/28, H01L29/06, H01L21/336, H01L29/423
【公开号】CN104979404
【申请号】CN201510267184
【发明人】段宝兴, 曹震, 袁小宁, 袁嵩, 杨银堂
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年5月22日