[发明专利]双通道均匀电场调制横向双扩散金属氧化物元素半导体场效应管及制作方法

说明书

本申请提出了一种双通道均匀电场调制横向双扩散金属氧化物元素半导体场效应管及制作方法。该器件的主要特征是基于三倍(Triple)表面电场降低(RESURF)的LDMOS器件在器件基区处通过平面栅工艺和沟槽栅工艺形成双栅结构，以达到双导电通道的效果，从而有效降低器件的比导通电阻Specific On Resistance(R_ON,sp)；并且通过采用低压化学气相淀积(LPCVD)工艺在器件漂移区上方形成半绝缘多晶硅层(SIPOS)结构，能够有效提升器件击穿电压并降低器件的导通电阻。

技术领域

本申请涉及功率半导体器件领域，特别是涉及一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管。

背景技术

横向双扩散MOS(Lateral Double-diffused MOS，简称LDMOS)具有高耐压、低导通电阻的横向功率器件具有易集成，热稳定性好，较好的频率稳定性，低功耗，多子导电，功率驱动小，开关速度高等优点被广泛应用于功率集成电路PIC(Power Integrated Circuit)中。采用三倍表面电场降低(Triple RESURF)技术的LDMOS器件虽然能够有效降低LDMOS器件的导通电阻，然而由于Triple RESURF LDMOS器件极易受到P型埋层和N型漂移区电荷平衡的影响从而影响器件性能，并且Triple RESURF LDMOS器件P型埋层下方的N型缓存层不能完全发挥电流导通优势使得器件的导通电阻受到限制。为了进一步提升Triple RESURFLDMOS器件性能，优化器件击穿电压和导通电阻之间的矛盾关系，一方面需要改善器件对P型埋层与N型漂移区之间掺杂浓度误差导致电荷非平衡的敏感度并且优化漂移区电场分布提升器件的击穿电压；另一方面需要进一步降低器件的比导通电阻。

发明内容

在传统Triple RESURF LDMOS器件的基础上，本申请提出了一种双通道均匀电场调制横向双扩散金属氧化物元素半导体场效应管，旨在进一步优化LDMOS器件击穿电压与比导通电阻的矛盾关系。

本申请的技术方案如下：

一种双通道均匀电场调制横向双扩散金属氧化物元素半导体场效应管(LDMOS)，包括：

衬底；

在所述衬底表面形成的衬底外延层；

在所述衬底外延层上部形成的缓冲层；

在所述缓冲层上部左、右两个区域分别形成的基区和漂移区；

在基区的上部临近漂移区的左端形成的第一源区以及相应的第一沟道；

器件表面对应于所述第一沟道的区域形成的平面栅绝缘层以及平面栅电极；

漂移区的右端形成的漏区以及在漏区表面形成的漏电极；

其特殊之处在于：

所述衬底的材料为元素半导体材料；

在所述第一源区的左侧依次形成沟道衬底接触、第二源区以及沟槽；其中沟槽贯穿基区并延伸到下方的缓冲层，所述沟槽的底面和侧面形成沟槽栅绝缘层，并基于沟槽栅绝缘层内表面填平设置沟槽栅电极；第二源区下方相应形成纵向的第二沟道；

在所述第一源区、沟道衬底接触和第二源区表面短接形成源电极；

在所述缓冲层中部设置有埋层与漂移区下方及漏区左端相接，所述埋层的掺杂类型与漂移区的掺杂类型相反；

所述漂移区表面依次覆盖有薄氧化层以及半绝缘多晶硅薄膜，所述薄氧化层的左端靠近所述平面栅绝缘层的右端或与其相接，右端延伸至部分漏区的表面；所述半绝缘多晶硅薄膜的左端与平面栅电极右端相接，右端形成漏电极欧姆接触。

进一步地，所述沟槽深度为2～10μm，沟槽贯穿基区并延伸至缓冲层与衬底外延层的交界处。