[发明专利]带有电位浮动型场板的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管

说明书

本发明公开了一种带有电荷可调型场板的N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：P型半导体衬底，P型半导体衬底上设有N型漂移区和P型阱，在P型阱上设有N型源区、P型接触区和栅氧化层，在N型漂移区上设有N型漏区和场氧化层，其特征在于，所述场氧化层表面设有多个电荷可调型场板，每个电荷可调型场板上均连接有金属感应层，在P型接触区和N型源区上连接有源极金属，所述源极金属完全覆盖所有的金属感应层。该结构可以使器件整个漂移区获得均匀的表面横向电场分布，具有很高的横向耐压能力，可以在保持高击穿电压的条件下提高器件的漂移区掺杂浓度，从而获得低的导通电阻。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件领域，更具体的说，是关于一种适用于高压应用的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(LDMOS)，适用于打印机、电动机、平板显示器等高电压、低电流领域的驱动芯片。

背景技术

横向双扩散金属氧化物半导体晶体管(LDMOS)是双扩散金属氧化物半导体晶体管器件(DMOS)的一种横向高压器件。具有耐压高、增益大、失真低等优点，并且更易与CMOS工艺兼容，因此在智能功率集成电路中得到广泛的应用。目前横向双扩散金属氧化物半导体晶体管(LDMOS)设计的重点是如何合理缓和击穿电压与导通电阻之间的矛盾，并且保证其有较高的稳定性。当前人们对横向双扩散金属氧化物半导体晶体管(LDMOS)研究的焦点主要集中在其漂移区浓度的设计，通过埋层技术减小器件表面电场强度(Reducd SfuraceField, 简称RESURF)，以及电阻场极板、Super Junction、漂移区渐变掺杂等技术来实现击穿电压与导通电阻的折中。

为使器件有更好的作用，提高器件的击穿电压是个重要的研究课题。场板技术是优化LDMOS器件表面电场的一种有效的手段，而传统场板技术并不能使器件得到均匀的表面电场分布，尚有改进的余地。同时，传统场板的电位固定为低电位，导致传统场板只在器件关断耐压状态下起作用，而不能在器件导通状态下调节器件的电流能力。所以，传统场板技术还有进一步改进的空间。

发明内容

本发明公开了带有电位浮动型场板的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，该器件可以改善器件表面的横向电场分布，提高器件的横向耐压能力，减小器件的导通电阻。

本发明的技术方案如下：

带有电位浮动型场板的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括P 型半导体衬底，在P型半导体衬底上设置有N型漂移区和P型阱，在P型阱上设有N型源区和P型接触区，在N型漂移区上设有N型漏区和场氧化层，在部分N型漂移区和部分P型阱上方设有栅氧化层，且栅氧化层的一端和N 型源区的边界相抵，所述栅氧化层的另一端与场氧化层的边界相抵，在栅氧化层表面设有多晶硅栅，且多晶硅栅延伸至场氧化层的上方，在部分P型阱、P型接触区、N型源区、多晶硅栅、N型漏区及部分场氧化层的表面设有介质层，在N型漏区上连接有漏极金属，在P型接触区和N型源区上连接有源极金属，其特征在于，所述场氧化层表面设有第一电荷可调型场板、第二电荷可调型场板和第三电荷可调型场板，所述第一电荷可调型场板上连接有第一金属感应层，所述第二电荷可调型场板上连接有第二金属感应层，所述第三电荷可调型场板上连接有第三金属感应层，所述介质层表面设有场板电位调节电极，且场板电位调节电极完全覆盖第一金属感应层、第二金属感应层和第三金属感应层；

所述场板电位调节电极的电位与器件工作状态有关，当器件处于关断状态时，场板电位调节电极连接低电位，辅助N型漂移区的耗尽，提高器件横向耐压能力；当器件处于导通状态时，场板电位调节电极连接高电位，提高N 型漂移区内的载流子浓度，提高器件的电流能力。

进一步地，所述第一电荷可调型场板、第二电荷可调型场板、第三电荷可调型场板、第一金属感应层、第二金属感应层和第三金属感应层的长度各不相同，可以根据设计需要分别进行调节。

本发明进一步公开了一种应用于打印机、电动机或者平板显示器的驱动芯片，包括，采用上述任一种带有电位浮动型场板的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管。