[发明专利]一种带有场板辅助掺杂区的N型LDMOS结构

说明书

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N型LDMOS(横向双扩散金属氧化物半导体场效应管)，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

LDMOS(横向双扩散金属氧化物半导体晶体管)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 Sfurace Field,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。

为使体硅器件有更好的作用，提高体硅器件的击穿电压是个重要的研究课题。图1为传统的N型LDMOS结构，器件的表面电场主要通过场板进行调节，以获得尽量均匀的电场分布，提高器件的击穿电压。但是传统器件的表面电场并不能达到完全均匀，所以，传统器件的击穿电压并没有达到最大值，仍然有优化和改进的需求。

发明内容

本发明提供一种带有场板辅助掺杂区的N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，该器件可以提高器件表面横向电场分布的均匀性，具有更高的横向击穿电压，更小的导通电阻。

本发明的技术方案如下：

一种带有场板辅助掺杂区的N型LDMOS结构，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P型接触区和N型源区上连接有源极金属，且源极金属延伸至场氧化层的上方；N型漏区上连接有漏极金属；其特征在于，所述N型漂移区的内部设有场板辅助掺杂区，且场板辅助掺杂区的掺杂类型为N型。

基于上述基本方案，本发明还进一步做如下优化限定和改进：

所述场板辅助掺杂区位于N型漂移区的表面。

所述场板辅助掺杂区的掺杂浓度大于N型漂移区的掺杂浓度。

所述场板辅助掺杂区位于源极金属正下方的覆盖范围之内。

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，采用上述带有场板辅助掺杂区的N型LDMOS结构。

本发明进一步公开了一种电源管理芯片，采用上述带有场板辅助掺杂区的N型LDMOS结构。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)传统结构器件在关断耐压状态下，器件场板末端会积累大量的负空间电荷，导致器件场板末端漂移区表面横向电场快速变化，使器件场板覆盖范围内的横向电场分布均匀性变差。本发明结构中的场板辅助掺杂区13可以在器件耐压状态下在场板辅助掺杂区13的区域内引入大量的正空间电荷，抵消场板末端积聚的负空间电荷带来的电场变化，因此，本发明结构器件可以改善场板覆盖范围内表面电场分布的均匀性，提高器件的横向耐压能力。参照图3，相比于传统结构的器件，本发明结构器件的表面横向电场分布均匀性有明显的改善。参照图4，本发明结构的击穿电压相比传统结构有了明显的提高，证明本发明结构器件具有更高的横向耐压能力。

(2)传统结构中场板覆盖范围内的电场均匀性随场板覆盖范围的增加而变差，因此传统结构中场板的覆盖范围受到了严格的限制。本发明结构可以通过场板辅助掺杂区13的设计改善场板覆盖范围内表面横向电场的均匀性，因此，本发明结构中场板覆盖范围的限制被减弱，所以，本发明结构可以增大场板的覆盖范围，进而增强器件漂移区的横向耗尽，提高器件的横向耐压能力。

(3)本发明结构中的场板辅助掺杂区13与N型漂移区2具有相同的掺杂类型，且场板辅助掺杂区13的掺杂浓度比N型漂移区2的掺杂浓度高，因此，场板辅助掺杂区13可以降低它所处区域的电阻。所以，本发明结构相比传统结构具有更小的导通电阻，更大的电流能力。

附图说明

图1是传统的N型LDMOS结构示意图。

图2是本发明提供的带有场板辅助掺杂区的N型LDMOS结构示意图。