[发明专利]一种LDMOS器件

说明书

本发明提供一种LDMOS器件，属于功率器件技术领域。本发明LDMOS器件的元胞结构包括：衬底，位于衬底两端的第一有源区和第二有源区以及位于两个有源区之间的表面耐压区；所述第一有源区与表面耐压区相靠近侧形成第一导电类型的MOSFET，所述第二有源区与表面耐压区相靠近侧形成第二导电类型的MOSFET；通过在器件漏区和表面耐压区分别设置浮空区，并将两个浮空区与漏区栅极电气连接形成三端器件，进而实现了在不额外增加控制信号的情况下，可以自动实现两种类型的载流子同时作为多数载流子各自参与导电，并且不形成电导调制效应。本发明在显著增强器件电流能力的同时也实现了单极性器件的快速关断，并且本发明可以在同一工艺下集成两种不同导电类型但电流能力却相接近的LDMOS。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种高压横向半导体器件。

背景技术

电力电子系统的小型化、集成化是功率半导体器件的一个重要研究方向。智能功率集成电路(Smart Power Integrated Circuit,SPIC)或高压集成电路(High VoltageIntegrated Circuit,HVIC)将保护、控制、检测、驱动等低压电路和高压功率器件集成在同一个芯片上，这样不仅缩小了系统体积，提高了系统可靠性。同时，在较高频率的工作场合，由于系统引线电感的减少，对于缓冲和保护电路而言，能够显著降低其要求。

横向双扩散金属氧化物场效应晶体管(Lateral Double-diffused Metal OxideField Effect Transistor,LDMOS)是SPIC或HVIC的关键技术。随着降低表面电场技术(Reduce SURface Field,RESURF)技术的发明，人们不再需要使用厚外延来制作高耐压的功率半导体器件，而可以利用传统的低压集成技术在薄外延层上同时制作高压和低压集成电路。然而，横向功率器件需要很长的漂移区来承受高压，故其比导通电阻R_on,sp往往较高。所以，设计横向功率器件的关键问题就在于：如何优化击穿电压(Breakdown Voltage：BV)与比导通电阻R_on,sp二者的折中关系，进而缓解高压LDMOS的BV与R_on,sp之间矛盾关系。

为在BV与R_on,sp之间获得更优的折中关系，J.S.Ajit等人在1993年6月《功率半导体器件和集成电路第五届国际研讨会》中提出了双层RESURF(double RESURF)技术。如图1所示为基于双层RESURF技术设计的一种P型LDMOS(简称为pLDMOS)结构，通过掺杂补偿使得耐压区P型杂质剂量提高了约2倍，而比导通电阻R_on,sp下降。为进一步降低LDMOS器件的R_on,sp，D.R.Disney在2001年2月《功率半导体器件和集成电路第十三届国际研讨会》中提出了三层RESURF(Triple RESURF)技术。如图2所示为基于三层RESURF技术设计的一种的pLDMOS器件结构。

然而，基于传统RESURF技术设计的pLDMOS器件仅通过空穴导电，所以其R_on,sp约为N型LDMOS(nLDMOS)器件的3倍，这一点对于节省芯片面积和系统功耗均是极为不利的。因此，为了提高pLDMOS的电流能力，B.Yi等人在文章《A 300V Ultra Low Specific On-Resistance High-Side p-LDMOS with Auto-biased n-LDMOS for SPIC》(《一种具有极低比导通电阻的300V带有自动偏置nLDMOS的高侧pLDMOS》)中提出了一种电子参与导电的pLDMOS器件，但是上述pLDMOS器件需要外接二极管和电容，并且需要一个反相器来实现电子沟道的开启和关断；此外，上述pLDMOS器件的关断还存在一个延迟阶段，这也增加了系统的损耗。综上所述，如何增强LDMOS器件电流能力，尤其是增强pLDMOS器件的电流能力，同时又实现其作为单极性器件的快速关断成为了本领域亟待解决的技术问题，因此，亟需一种能够解决上述技术问题的方法。

发明内容