[发明专利]一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管

说明书

技术领域

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

横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Lateral Double-diffused MOSFET，简称LDMOS)具有易集成，热稳定性好，较好的频率稳定性，低功耗，多子导电，功率驱动小，开关速度高等优点是智能功率电路和高压器件的核心。由于便携式电源管理和汽车电子产品的市场需求日益增长，在全球范围内受到越来越多的关注。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，使其达到低的导通电阻优化目标，使其传导损失最小化。

为了使得LDMOS器件具有较高的击穿电压和较低的比导通电阻，在器件设计过程中，需要满足弱化表面电场(Reduced Surface Field，简称RESURF)技术的条件使得器件的击穿点从表面转移到体内。然而随着器件漂移区长度的增加，LDMOS器件的击穿电压主要受限于体内纵向耐压能力，即由于横向功率器件的电压饱和效应，器件的击穿电压随着漂移区长度的增加逐渐趋于饱和。

发明内容

本发明提出一种具有纵向辅助耗尽衬底层的LDMOS，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。

本发明方案如下：

一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：

半导体材料的衬底；

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；

其特殊之处在于：

漏端的漂移区下方接有纵向辅助耗尽衬底层，所述纵向辅助耗尽衬底层由N型和/或P型掺杂半导体材料构成，或者采用介质材料。

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：

上述纵向辅助耗尽衬底层位于漏端的漂移区下方，可为一整块的N型均匀掺杂埋层或是P均匀型掺杂埋层。

上述纵向辅助耗尽衬底层位于漏端的漂移区下方，可为一整块的N型分区掺杂埋层或是P分区型掺杂埋层。

上述纵向辅助耗尽衬底层位于漏端的漂移区下方，可为N/P型柱相间均匀掺杂埋层。

上述纵向辅助耗尽衬底层位于漏端的漂移区下方，可为N/P型柱相间分区掺杂埋层。

上述纵向辅助耗尽衬底层位于漏端的漂移区下方，可为其他介质材料，如二氧化硅、氧化铪等。

上述纵向辅助耗尽衬底层的长度占漂移区整体长度的比例、纵向辅助耗尽衬底层的宽度及厚度可根据实际需求调整。

上述纵向辅助耗尽衬底层的形状可为规则图形，也可为不规则图形，如阶梯型、梯形等。

本发明的有益效果如下：

在LDMOS漏端下设置衬底辅助耗尽层，该埋层可以扩展横向双扩散金属氧化物半导体场效应管的纵向空间电荷区，从而突破由于纵向耐压受限而带来的电压饱和现象，同时该埋层还能够利用电场调制效应对表面横向电场和体内纵向电场进行调制，从而在保证器件低导通电阻的条件下，可以大幅度提高器件的击穿电压。

本方案器件制造简单，可操作性较强。

附图说明

图1为本发明具有纵向辅助耗尽衬底层的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。

图2是该结构纵向辅助耗尽衬底层沿OAC方向的截面图。

具体实施方式

如图1和图2所示为一种具有分区纵向辅助耗尽衬底区的LDMOS：

半导体材料衬底1；

位于所述半导体衬底表面的基区2和漂移区5；

位于所述基区表面的源区3；

位于漂移区表面的漏区4；

位于漏端的漂移区下为纵向辅助耗尽衬底层6和7。

纵向辅助耗尽衬底层可为N型均匀掺杂硅材料、P均匀掺杂硅材料、N/P型柱相间均匀掺杂硅材料、N/P多分区掺杂硅材料，或采用介质材料。具体来说：

纵向辅助耗尽衬底层6和7可为N型柱、P型柱或N/P型柱相间均匀掺杂；

纵向辅助耗尽衬底层6和7可为N型柱、P型柱或N/P型柱相间分区掺杂；

纵向辅助耗尽衬底层6和7还可为介质材料，如二氧化硅、氧化铪等。

纵向辅助耗尽衬底层6和7的长度占漂移区整体长度的比例、纵向辅助耗尽衬底层6和7的宽度及厚度可根据实际需求调整。