[发明专利]一种集成肖特基二极管的LDMOS器件

说明书

本发明提供一种集成肖特基二极管的LDMOS器件，包括第一导电类型半导体衬底、第一导电类型半导体埋层、第二导电类型半导体漂移区、第一导电类型半导体重掺杂区、第一导电类型半导体体区、第二导电类型半导体缓冲层、栅氧化层、多晶硅栅、金属化源极和金属化漏极；通过在第二导电类型半导体漂移区内设置相互独立的第一沟槽隔离结构和第二沟槽隔离结构，其深度可调节，进而增大器件耐压调节的灵活性；并通过在第一沟槽隔离结构和第二沟槽隔离结构之间设置相互分离的第一第一导电类型半导体屏蔽区和第二第一导电类型半导体屏蔽区，其与肖特基电极形成反向并联的肖特基二极管，将传统结构的寄生体二极管续流模式转变为肖特基二极管续流模式。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种集成肖特基二极管的LDMOS器件。

背景技术

功率器件是电力控制电路和电源开关电路中必不可少的电子元器件。自上世纪50年代问世以来，功率器件经过了可控硅、晶闸管、功率MOSFET、绝缘栅场效应晶体管(IGBT)四个发展阶段，其中MOSFET和IGBT具有高频、高压、大电流的特点，使功器件的应用从单一的电力领域迅速渗透到消费电子、汽车电子、新能源等各大领域。随着设计规则的不断完善和工艺制备技术的日益成熟，功率MOSFET凭借其优良性能一直在功率半导体器件市场占据主导地位。

横向双扩散金属-氧化物-半导体场效应晶体管(LDMOS)是功率集成电路中经常使用的一类功率器件，其制作工艺与CMOS工艺兼容，具有易于驱动、控制简单、便于集成、热稳定好、耐久力高等优点，在汽车电子、电源管理、马达传动及各种驱动电路等高压大功率系统中得到广泛应用。具体的，LDMOS作为功率开关器件常用于电能转换应用的半桥电路中。该类电路中，两个功率LDMOS以图腾柱的形式连接，并且分别由反相的栅极控制信号来控制两个管子的开启和关断，实现交替导通，以中间点作为输出端，对负载实现功率传输。由于开关延时的存在，当其中的一个功率管栅极信号变为低时，它并不会立刻关断，若另一个功率管在此时导通，则会因为两个管子均导通而产生很大的电流对器件造成损坏。因此必须留有足够的时间使一个MOS管完全关断后另一个MOS管才可开启，这个时间称为死区时间(dead time)。死区时间内，感性负载上的电流需要续流，电流从下管MOSFET的寄生体二极管流过。由于体二极管的正向导通压降较大，则死区时间内由该寄生二极管产生的导通损耗也较大。另外，因为功率MOSFET的体二极管是双极型器件，在正向导通过程中会引入过多的非平衡载流子，使体二极管的反向恢复时间增加，影响器件的开关速度，同时使反向恢复过程中的损耗增加。

在现有技术中，通常将一个肖特基二极管与下管MOSFET反并联，利用肖特基二极管的单极导通特性和较低的导通压降来降低死区时间内的功率损耗、提高器件的开关速度。反并联肖特基二极管通常有两种形式：其一为在下管MOSFET的外部反向并联一个肖特基二极管，但会使器件数目和金属布线增多，带来可靠性问题；其二为直接利用MOSFET的轻掺杂外延层与源区金属接触，在器件内部形成肖特基二极管，这种方法大多用在TrenchMOSFET中，在横向MOSFET中使用较少，该方法会影响器件耐压，使漏电流增大、可靠性降低。

发明内容

为克服上述问题，本发明提出一种集成肖特基二极管的LDMOS器件，通过在传统LDMOS内部设置肖特基接触区和第一导电类型半导体屏蔽区，实现降低功率器件开关损耗的同时不影响器件耐压，提高开关速度，且集成后的器件降低了系统成本，减少了版图面积和金属连线带来的可靠性问题。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：