[发明专利]多沟道的横向高压器件

说明书

本发明提供一种多沟道的横向高压器件，其元胞结构集成在第一导电类型半导体衬底上，包括埋氧层、第二导电类型半导体漂移区、槽结构，第一导电类型半导体体区、第二导电类型半导体源区、第一导电类型半导体接触区三者形成一个体区单元，器件包括至少一个体区单元，在槽结构中设有多栅极金属结构，多栅极金属结构包括至少两个金属栅极，多栅极金属结构在第一导电类型半导体体区内部提供了至少两个沟道，给载流子提供了低阻通道，本发明采用槽多栅的结构增加了沟道数目，增加了器件的导电通路，极大地降低了器件的导通电阻，缓解比导通电阻和耐压的矛盾关系，在相同芯片面积的情况下具有更小的导通电阻。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，涉及一种多沟道的横向高压器件。

背景技术

横向高压器件是高压功率集成电路发展必不可少的部分，高压功率器件要求具有高的击穿电压，低的导通电阻和低的开关损耗。横向高压器件实现高的击穿电压，要求其用于承担耐压的漂移区具有长的尺寸和低的掺杂浓度，但为了满足器件低导通电阻，又要求作为电流通道的漂移区具有高的掺杂浓度。在功率LDMOS(Latral Double-diffusedMOSFET)器件设计中，击穿电压(Breakdown Voltage，BV)和比导通电阻(Specific on-resistance，R_on,sp)存在矛盾关系。器件在高压应用时，导通电阻急剧上升，限制了高压器件在高压功率集成电路中的应用，尤其是要求低导通损耗和小芯片面积的电路。为了克服高导通电阻的问题，J.A.APPLES等人提出了RESURF(Reduced SURface Field)降低表面场技术，被广泛应用于高压器件，虽然有效地减小了导通电阻，但击穿电压和导通电阻的矛盾关系仍需进一步改善。

发明内容

本发明的目的在于针对上述传统横向高压器件存在的问题，提出一种多沟道的横向高压器件，在保持高击穿电压的情况下，可以大大的降低器件比导通电阻，减小器件的功耗。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种多沟道的横向高压器件，其元胞结构集成在第一导电类型半导体衬底上，包括设置在衬底上端面的埋氧层、设置在埋氧层上方的第二导电类型半导体漂移区、设置在第二导电类型半导体漂移区左侧外部的槽结构、在第二导电类型半导体漂移区内部右侧的第二导电类型半导体漏区、第二导电类型半导体漂移区内部紧邻槽结构右侧的第一导电类型半导体体区、位于第一导电类型半导体体区内部紧邻槽结构右侧的第二导电类型半导体源区和第一导电类型半导体接触区，所述第一导电类型半导体体区、第二导电类型半导体源区、第一导电类型半导体接触区三者形成一个体区单元，所述器件包括至少一个体区单元，相邻的体区单元之间设有间隙，每个体区单元中第一导电类型半导体接触区位于两个第二导电类型半导体源区之间，在槽结构中设有多栅极金属结构，所述多栅极金属结构包括至少两个从器件表面引至槽结构内的金属栅极，每个金属栅极的最右端与槽结构右端的间距为栅氧厚度，金属栅极的最右端覆盖第一导电类型半导体体区内部第二导电类型半导体源区两侧的区域，在第二导电类型半导体漏区上方设有漏极金属，源极金属从器件表面引至每个体区单元内的两个第二导电类型半导体源区的左侧并覆盖第一导电类型半导体接触区的左侧，源极金属和相邻的金属栅极之间不接触，多栅极金属结构在第一导电类型半导体体区内部提供了至少两个沟道，给载流子提供了低阻通道。

作为优选方式，每个金属栅极在器件表面相互连接。

作为优选方式，每个金属栅极在器件内部相互连接。

作为优选方式，器件包括两个所述体区单元，所述多栅极金属结构包括3个从器件表面引至槽结构内的金属栅极，多栅极金属结构在第一导电类型半导体体区内部提供了4个沟道，每个金属栅极通过通孔的方式引至器件表面。

作为优选方式，第二导电类型半导体漏区替换成第一导电类型半导体，从而形成LIGBT的结构。

作为优选方式，衬底材料为SOI衬底或体硅。