[发明专利]一种用于增强RFLDMOS的ESD防护性能的集成结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于增强RFLDMOS的ESD防护性能的集成结构；包括半导体基底，所述半导体基底的上部设有半导体外延；所述半导体外延中具有增强注入区，所述增强注入区设置在所述源漏注入区和所述体接触注入区的下端，所述半导体外延的一侧固定设有深扩散区，所述半导体外延和所述深扩散区内形成有活跃埋层和遮蔽埋层，所述活跃埋层设置在所述遮蔽埋层的下部，所述半导体外延上设有多晶硅栅极，所述多晶硅栅极上设有多层场板硅栅极，所述多层场板硅栅极的一侧贴合在所述漂移区上；本发明有效提升开启电流；提高了维持电压；增强了泄放能力，提高了最大泄放电流；具备良好的可制造性与兼容性。

技术领域

本发明属于集成电路制造技术领域，具体涉及一种用于增强RFLDMOS的ESD防护性能的集成结构及其制备方法。

背景技术

横向双扩散金属氧化物半导体是一种栅控功率器件，从结构和应用上可以分为两大类型：SWLDMOS(开关类LDMOS)和RFLDMOS(射频类LDMOS)。如图10开关类LDMOS和射频类LDMOS结构示意图所示，SWLDMOS结构复杂度低，能良好地兼容平面体硅或绝缘体上硅工艺，经常作为功率开关应用在驱动电路、智能电子等领域。相对地，RFLDMOS一般为昂贵的分立器件，作为射频功放和激励源被广泛应用在航空航天、电子通讯和先进设备领域，是雷达系统、无线通信基站、高端工业/科学/医疗设备的核心元件。参考图10所示的结构，不同于SWLDMOS，针对射频应用发展而来的RFLDMOS具备无鸟嘴、厚外延层、明显的多层场板长漂移区的结构特征，采用专门开发的高压工艺制备，导通电阻低、线性度良好、每瓦特热阻低，很好地满足了长脉冲和高占空比射频应用需求，是P/L/S波段雷达和无线基站中功率放大器的首选。同时，低电感和良好的抗失配特性非常适合于作为CO2激光器、等离子体发生器、核磁共振成像扫描仪的激励源，应用在高端工业/科学/医疗设备上。对比于SWLDMOS，RFLDMOS作为射频电路的核心元器件对寄生电容更加敏感、对线性度要求更高，RFLDMOS一般都是运用单独设计的专用高压工艺所制备的分立器件，一切工艺结构都是围绕RFLDMOS的性能来设计的。

考虑到应用领域和在系统中所处的关键位置，RFLDMOS对可靠性有极高的要求。作为核心射频功放或者激励源，一旦RFLDMOS因为可靠性问题损坏，所造成的经济与时间成本损失巨大。与绝缘栅双极型晶体管等高附加值功率器件一样，RFLDMOS的可靠性不仅仅是重要的产品性能评价指标，也是高端产品的关键竞争力。对RFLDMOS来说，至少包含一个由源端、漂移区漏端和沟道下方区域组成的寄生BJT。当ESD冲击施加在RFLDMOS上时，器件承受过载电应力，在漏端以及长漂移区附近出现大量的碰撞电离现象，碰撞电离导致的电流密度迅速变大，RFLDMOS进入回穿状态或者直接热烧毁，这个阶段为寄生BJT开启阶段。从鲁棒性角度考虑，RFLDMOS理想的寄生BJT应该具备尽量高的开启电流，从而避免在进入回穿之前已经热烧毁，同时有利于多根插指一致开启。紧接着，如果动态电应力的能量还未释放完，过载冲击的能量继续施加，寄生BJT完全开启，器件进入寄生BJT泄放阶段。相比寄生BJT开启阶段，泄放阶段电流通路将推进至更深的寄生BJT发射结界面，释放更多的由外部应力施加的能量。然而，如果最小回穿电压小于正常工作电压，一旦负温度系数的寄生BJT开启，即使动态电应力能量释放完器件也无法重新关断，面临着迅速烧毁的巨大风险。避免这种风险的关键是提高BJT开启电流或者使响应过程中的最小回穿电压大于正常工作电压，即提高ESD研究中常定义的维持电压。

目前，已有的研究包括针对SWLDMOS提出的在接触端进行注入达到近似消除回穿的漏端工程和所用的在漏极附近集成SCR以提高RFLDMOS的ESD防护性能的漏端工程，都会大幅度的改变RFLDMOS主结构的寄生电容、线性度，甚至明显降低RFLDMOS主结构的耐压。从实际应用需求和集成电路可制造型上讲，在RFLDMOS的专用结构高压工艺已经完善固定的情况下，一种兼容性良好的增强RFLDMOS的ESD防护性能的方法不应该影响RFLDMOS主结构的射频性能参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于增强RFLDMOS的ESD防护性能的集成结构及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。