[发明专利]超高压BCD工艺中的LDMOS结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体来说，本发明涉及一种超高压BCD工艺中的LDMOS结构。

背景技术

超高压LDMOS是指具有横向沟道结构和漂移区，耐压在300V～1200V的高压双扩散MOS结构。这类器件的漏极、栅极和源极都位于芯片的表面，而且通常做在硅片外延上，易于实现与各种低压器件的隔离与信号连接，是实现高压集成电路(HVIC)的重要器件。在应用于电力电子的HVIC时，LDMOS通常都用作开关器件在通态和关态之间来回切换，以最小的开关损耗来控制较大的功率负载。这意味着对于LDMOS除了对高击穿电压和低导通电阻的需求，对于开关频率特性也有着一定的要求。而对于LDMOS，其频率限制的本质在于栅极的充放电过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超高压BCD工艺中的LDMOS结构，不仅为高压器件提供了降低表面电场，提高耐压的场板，而且大幅降低多晶硅栅极的寄生电阻，提高栅极开关频率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种超高压BCD工艺中的LDMOS结构，位于P-衬底上的N-外延层中，其包括：

第一高压P型体区，位于所述N-外延层表面；

两个高压N+注入区，分别位于所述第一高压P型体区中和所述LDMOS结构的漏极位置处；

栅氧化层和多晶硅栅极，位于所述N-外延层上表面，与所述第一高压P型体区相连接；

层间介质层，覆盖所述N-外延层的上表面，并在所述LDMOS结构的源极、漏极和所述多晶硅栅极位置处留出窗口；

源极金属场板，位于所述层间介质层上并且透过源极窗口与所述第一高压P型体区短接；

漏极金属场板，位于所述层间介质层上并且透过漏极窗口与所述LDMOS结构的漏极连接；以及

栅极金属场板，位于所述层间介质层上并且透过栅极窗口与所述多晶硅栅极连接。

可选地，所述LDMOS结构周围包括：

P-表面环，位于所述N-外延层表面，穿过所述LDMOS结构的源极和漏极之间。

可选地，所述P-表面环的个数为1～3个。

可选地，所述LDMOS结构周围还包括：

第二高压P型体区，位于所述N-外延层表面、所述第一高压P型体区的外侧；

深P+注入区，位于所述N-外延层中，与所述第二高压P型体区部分重合；以及

P-埋层区，位于所述深P+注入区的下方，并与所述P-衬底相接触，所述P-埋层区和所述深P+注入区形成PN结对通隔离。

可选地，所述层间介质层为一层或者多层金属互连的层间介质。

可选地，所述层间介质层为二氧化硅。

可选地，所述栅极金属场板为金属铝。

可选地，所述金属铝的厚度为1μm以上。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提出了在栅极上用金属覆盖的方法以获得较低的栅极寄生电阻。由于在多晶硅栅极上全部打孔并覆盖金属，通过对金属覆盖宽度的优化，不仅为高压器件提供了降低表面电场、提高耐压的场板，而且覆盖有金属的多晶硅栅极寄生电阻也将大幅降低，从而提高了LDMOS结构栅极开关频率。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本发明一个实施例的超高压BCD工艺中的LDMOS结构的剖面示意图；

图2为图1所示的LDMOS剖面结构对应的一部分器件的版图结构。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

本发明适用于各种超高压LDMOS栅极金属，不仅限于本实施例中图示的LDMOS结构。

超高压LDMOS结构在高频开关应用时，关态的高击穿电压和通态的低导通电阻是基本的要求，为获得低导通电阻而采用较大的沟道宽度是不可避免的选择。

对于常见的超高压LDMOS结构的多晶硅栅极，多采用只在引出处打孔并覆盖金属引线引出，而在整个多晶硅上并没有金属覆盖。在此通过一个公式来定性地分析一下影响截止频率fmax因素：

fmax＝1/(2πCox*R)式1

对于栅氧化层电容Cox有：