[发明专利]一种鳍式横向双扩散功率器件

说明书

本发明公开了一种鳍式横向双扩散功率器件，将衬底上方的有源区制备成鳍式结构，随后采用高介电常数介质覆盖于鳍式有源区的两侧及表面，从三个方向进行对有源区进行调制；将三栅代替原有的表面栅，具有更好的沟道控制能力并降低器件关闭时的漏电流；将常用的氧化硅栅介质变为高k栅介质，能够具有更厚的物理氧化层并改善栅极漏电流的问题。本发明具有高耐压，低导通电阻，低漏电流等优点，适用于高压高频领域。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，特别是涉及一种鳍式横向双扩散功率器件。

背景技术

随着功率芯片设计技术的发展，功率集成电路对半导体功率器件的性能也提出了更高的要求，作为功率集成电路的核心器件之一，横向半导体功率器件需要提供高的击穿电压，低的导通电阻来降低功耗，还可能要求具有较好的亚阈值特性并避免短沟道效应。横向双扩散功率器件LDMOS由于其具有良好的工艺兼容性、优秀的转换性能、高的功率性能、高的增益与线性度以及低的制造成本，被广泛应用于DC-DC转换器、射频基站中。

LDMOS击穿电压提高的同时往往使得导通电阻同时增加。这一矛盾关系限制了该类器件在高压和大电流领域的应用。随着半导体器件设计要求的不断提高，促使半导体器件结构向三维结构拓展，如鳍式场效应晶体管。在鳍式工艺中，LDMOS半导体器件变成了鳍式三维结构，如文献:Amin Pak,Ali A.Orouji.Compact Modeling of Fin-LDMOSTransistor Based on the Surface Potential,Silicon，2019,pp.1-6涉及一种鳍式LDMOS器件，但是这种器件仅采用了三栅的结构来进行沟道调制，对漂移区没有做出改进。中芯国际集成电路制造(上海)有限公司提出了一种寄生FinFET的横向双扩散半导体器件(CN104576732B)，这种器件采用鳍式的栅，源，漏区域来改善器件性能，但是同样对漂移区没有调制作用。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种鳍式横向双扩散功率器件，利用两个侧面和顶面来对鳍式有源区进行三个方向上的调制，不仅能够提高栅控能力，还能够提高器件的击穿电压并降低器件的导通电阻。

技术方案：本发明的鳍式横向双扩散功率器件，包括位于最下方的半导体衬底、位于半导体衬底上的埋层、位于埋层上方的鳍式有源区；所述鳍式有源区包括鳍部，鳍部呈凸起状；鳍部包括半导体漏区、半导体漂移区、半导体阱区，半导体阱区位于半导体漂移区的一侧，半导体漏区位于半导体漂移区的另一侧上方；其中半导体阱区中包括半导体源区和半导体体接触区，以及位于半导体漂移区和半导体源区之间的沟道区；其中，鳍部的数量可以是一个，也可以是多个。

鳍式有源区中，鳍部的两侧及表面均覆有材料形成介质区，三栅电极设于沟道区的两侧及顶部，三栅电极与沟道区之间设有栅介质层，栅介质层即为介质区的一部分；

该鳍式横向双扩散功率器件还包括位于有源区上方的漏极金属和源极金属，且漏极金属与半导体漏区接触，源极金属与半导体源区及半导体体接触区接触。

其中，沟道区三栅结构的介质为同种高介电常数介质，因此只需一次填充高介电常数介质材料即可，采用高介电常数介质作为栅介质还能够改善器件栅极泄漏电流；沟道区的三侧均有栅电极，形成了三栅结构，具有更好的沟道控制能力，能够降低器件关闭时的漏电流，并抑制短沟道效应大大降低阈值电压的迟滞并显著提高了跨导。

其中，介质区采用介电常数高于硅的介质材料，能够从表面及侧面调制器件漂移区的电势和电场分布来获得更高的击穿电压，同时高介电常数介质材料对漂移区的辅助耗尽作用能够提高漂移区掺杂浓度来降低器件的导通电阻。

优选地，鳍式有源区包括若干个分立的鳍部。

其中，沟道区三侧均有栅电极，形成三栅结构；沟道区两侧的栅电极深度与鳍式有源区的厚度相同。

鳍部的宽度可为0.5～2微米，鳍部之间槽的宽度可为0.5～2微米。