带有过热保护功能的射频LDMOS晶体管制造技术

本发明专利技术提供一种带有过热保护功能的射频LDMOS晶体管，包括集成在同一芯片上的SONOS器件、NPN BJT热传感器和射频LDMOS器件；SONOS器件栅极存储有正电荷；SONOS器件栅极通过金属连接至NPN BJT热传感器基极，为NPN BJT热传感器的发射结提供偏置；NPN BJT热传感器的集电极接在LDMOS栅极上，为LDMOS栅极提供电流泄放通道；由于本发明专利技术将射频LDMOS器件过热保护电路集成到了射频LDMOS芯片上且不需要独立的供电引脚，大大减小了射频系统的复杂性和从而降低了以射频LDMOS器件为核心的射频系统的制造和维护成本。

RF LDMOS transistor with over temperature protection

The invention provides a radio frequency LDMOS transistor with overheat protection function, including integrated on the same chip SONOS devices, NPN BJT thermal sensor and RF LDMOS devices; gate SONOS devices have positive charge storage; gate SONOS devices connected to the NPN BJT thermal sensor base through metal bias emitter NPN BJT thermal sensor; NPN BJT thermal sensor collector in the LDMOS gate, providing current discharge channel for LDMOS gate; because of the overheating protection circuit of RF LDMOS devices are integrated into the power supply pin RF chip LDMOS and do not need to be independent, greatly reduces the complexity of the RF system and to reduce the the cost of manufacturing system based on RF RF LDMOS devices as the core and maintenance.

【技术实现步骤摘要】
带有过热保护功能的射频LDMOS晶体管
本申请涉及半导体器件，具体是一种带有过热保护功能的射频LDMOS晶体管。
技术介绍
射频LDMOS(LaterallyDouble-DiffusedMetalOxideSemiconductors,横向双扩散晶体管)场效应晶体管是一种应用范围广的射频器件，具有线性度好、功率增益高、耐压高、匹配性能好、效率高和输出功率大等优点。广泛应用于无线通信、移动基站、卫星通信、雷达和导航等领域。常规的射频LDMOS结构如图1所示。在大功率射频LDMOS器件应用中，射频LDMOS器件的发热不容忽视。如果射频系统的散热出现故障或者器件工作在其他散热不良的条件下，射频LDMOS器件很容易因为过热而烧坏。作为一个射频系统的核心器件，射频LDMOS器件的成本较高，如果能对射频LDMOS器件提供过热保护将大大降低射频系统的维护成本。传统的过热保护有两种形式，1)由以热传感器为核心的外部电路构成，这就增加了射频系统的复杂性，也增加了成本；2)在芯片内部集成热传感器和保护电路，这样降低了成本，但是内部传感器和电路需要独立的电源供电，这就需要增加外部电源引脚，与现有的封装不兼容，而且射频系统中提供额外电源也会增加成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是在不加入多余引脚不使用外部电路的前提下为射频LDMOS器件提供过热保护。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种带有过热保护功能的射频LDMOS晶体管，包括集成在同一芯片上的SONOS器件、NPNBJT热传感器和射频LDMOS器件；所述SONOS器件栅极存储有正电荷；SONOS器件栅极通过金属连接至NPNBJT热传感器基极，为NPNBJT热传感器的发射结提供偏置；NPNBJT热传感器的集电极接在LDMOS栅极上，为LDMOS栅极提供电流泄放通道。作为优选方式，所述SONOS器件包括：P型重掺杂衬底、P型外延层、SONOS器件金属sinker、第一P阱、SONOS器件P型重掺杂接触区、SONOS器件N型重掺杂源极、SONOS器件N型重掺杂漏极、SONOS器件第一层二氧化硅电荷阻挡层、SONOS器件氮化硅电荷储存层、SONOS器件第二层二氧化硅电荷阻挡层、SONOS器件多晶硅栅极、二氧化硅介质层、SONOS器件源极金属、SONOS器件漏极金属；所述P型外延层位于P型重掺杂衬底上方，第一P阱位于P型外延层中，SONOS器件金属sinker位于第一P阱左侧，SONOS器件P型重掺杂接触区位于第一P阱内部左侧，SONOS器件N型重掺杂源极位于第一P阱内部与SONOS器件P型重掺杂接触区紧邻且位于SONOS器件P型重掺杂接触区的右侧，SONOS器件N型重掺杂漏极位于第一P阱内部SONOS器件N型重掺杂源极的右侧；SONOS器件第一层二氧化硅电荷阻挡层位于第一P阱上方且从SONOS器件N型重掺杂源极右边缘延伸到SONOS器件N型重掺杂漏极左边缘；SONOS器件氮化硅电荷储存层位于SONOS器件第一层二氧化硅电荷阻挡层上方；SONOS器件第二层二氧化硅电荷阻挡层位于SONOS器件氮化硅电荷储存层上方；SONOS器件多晶硅栅极位于SONOS器件第二层二氧化硅电荷阻挡层上方；二氧化硅介质层位于SONOS器件表面；SONOS器件源极金属从SONOS器件金属sinker左侧边缘上方延伸到SONOS器件N型重掺杂源极左侧上方；SONOS器件漏极金属位于SONOS器件N型重掺杂漏极的上方。作为优选方式，所述NPNBJT热传感器包括：P型重掺杂衬底、P型外延层、第一N阱、第二P阱、NPN型BJT传感器N型重掺杂集电极接触区、NPN型BJT传感器P型重掺杂基区接触区、NPN型BJT传感器N型重掺杂发射极接触区、NPN型BJT集电极金属、NPN型BJT基极金属、NPN型BJT发射极金属；P型外延层位于P型重掺杂衬底上方；第一N阱位于P型外延层中，第二P阱位于第一N阱内部中间位置；NPN型BJT传感器N型重掺杂集电极接触区位于第一N阱内部、第二P阱的左右两侧；NPN型BJT传感器N型重掺杂发射极接触区位于第二P阱内部中间位置；NPN型BJT传感器P型重掺杂基区接触区位于第二P阱内部、NPN型BJT传感器N型重掺杂发射极接触区的左右两侧；NPN型BJT集电极金属位于NPN型BJT传感器N型重掺杂集电极接触区上方；NPN型BJT基极金属位于NPN型BJT传感器P型重掺杂基区接触区上方；NPN型BJT发射极金属位于NPN型BJT传感器N型重掺杂发射极接触区上方。作为优选方式，所述射频LDMOS器件包括：背面金属电极、P型重掺杂衬底、P型外延层、LDMOS器件金属sinker、第二N阱、第三P阱、LDMOS器件N型重掺杂源极接触区、LDMOS器件P型重掺杂接触区、P型top层、LDMOS器件N型重掺杂漏极、LDMOS多晶硅栅极、LDMOS器件二氧化硅栅氧层、金属法拉第罩、二氧化硅介质层、LDMOS器件源极金属、LDMOS器件漏极金属；P型外延层位于P型重掺杂衬底上方；所述第三P阱位于P型外延层中；第三P阱紧邻于第二N阱的左侧；LDMOS器件金属sinker位于第三P阱左侧，LDMOS器件P型重掺杂接触区和LDMOS器件N型重掺杂源极接触区位于第三P阱内部左侧，LDMOS器件P型重掺杂接触区紧邻LDMOS器件N型重掺杂源极接触区的左侧，LDMOS多晶硅栅极位于第三P阱右部上方，且LDMOS多晶硅栅极从LDMOS器件N型重掺杂源极接触区的右侧边缘延伸到第三P阱右侧边缘；LDMOS器件二氧化硅栅氧层位于LDMOS多晶硅栅极与第三P阱之间；LDMOS器件N型重掺杂漏极位于第二N阱内部最右侧，P型top层位于第二N阱内部、LDMOS器件N型重掺杂漏极的左侧；金属场板构成的法拉第罩从LDMOS多晶硅栅极右侧上方延伸到P型top层左侧上方，金属法拉第罩与LDMOS多晶硅栅极、第二N阱和P型top层之间均存在二氧化硅介质层；LDMOS器件源极金属从LDMOS器件金属sinker上方延伸到LDMOS器件N型重掺杂源极接触区左侧上方，LDMOS器件漏极金属位于LDMOS器件N型重掺杂漏极上方。作为优选方式，SONOS器件源极金属和SONOS器件漏极金属通过金属连接线和SONOS器件金属sinker连接到背面金属电极；SONOS器件多晶硅栅极加压在SONOS器件氮化硅电荷储存层中储存有电荷之后，通过金属连接线将SONOS器件多晶硅栅极连接到NPN型BJT基极金属，NPN型BJT集电极金属通过金属连接线连接到LDMOS多晶硅栅极，NPN型BJT发射极金属通过金属连接线连接到LDMOS器件源极金属，LDMOS器件源极金属通过LDMOS器件金属sinker连接到背面金属电极；SONOS器件源极金属通过SONOS器件金属sinker连接到背面金属电极。本专利技术将NPN型BJT热传感器集成到射频LDMOS芯片上，并通过集成在射频LDMOS芯片上存储有电荷的SONOS器件为NPN型BJT热传感器发射结提供偏置，从而不需独立供电，也即不需多余引脚，就能实现射频LDMOS芯片的过热保护，与现有射频LDMOS芯片封装兼容。通过调节SONOS器件存储的电荷量，即调节SONOS器件在制造过程中给栅极所加电压的时间和大小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有过热保护功能的射频LDMOS晶体管，其特征在于：包括集成在同一芯片上的SONOS器件、NPN BJT热传感器和射频LDMOS器件；所述SONOS器件栅极存储有正电荷；SONOS器件栅极通过金属连接至NPN BJT热传感器基极，为NPN BJT热传感器的发射结提供偏置；NPN BJT热传感器的集电极接在LDMOS栅极上，为LDMOS栅极提供电流泄放通道。

【技术特征摘要】
1.一种带有过热保护功能的射频LDMOS晶体管，其特征在于：包括集成在同一芯片上的SONOS器件、NPNBJT热传感器和射频LDMOS器件；所述SONOS器件栅极存储有正电荷；SONOS器件栅极通过金属连接至NPNBJT热传感器基极，为NPNBJT热传感器的发射结提供偏置；NPNBJT热传感器的集电极接在LDMOS栅极上，为LDMOS栅极提供电流泄放通道。2.根据权利要1所述的带有过热保护功能的射频LDMOS晶体管，其特征在于：所述SONOS器件包括：P型重掺杂衬底(1)、P型外延层(2)、SONOS器件金属sinker(141)、第一P阱(41)、SONOS器件P型重掺杂接触区(131)、SONOS器件N型重掺杂源极(121)、SONOS器件N型重掺杂漏极(122)、SONOS器件第一层二氧化硅电荷阻挡层(51)、SONOS器件氮化硅电荷储存层(6)、SONOS器件第二层二氧化硅电荷阻挡层(7)、SONOS器件多晶硅栅极(82)、二氧化硅介质层(10)、SONOS器件源极金属(151)、SONOS器件漏极金属(20)；所述P型外延层(2)位于P型重掺杂衬底(1)上方，第一P阱(41)位于P型外延层(2)中，SONOS器件金属sinker(141)位于第一P阱(41)左侧，SONOS器件P型重掺杂接触区(131)位于第一P阱(41)内部左侧，SONOS器件N型重掺杂源极(121)位于第一P阱(41)内部与SONOS器件P型重掺杂接触区(131)紧邻且位于SONOS器件P型重掺杂接触区(131)的右侧，SONOS器件N型重掺杂漏极(122)位于第一P阱(41)内部SONOS器件N型重掺杂源极(121)的右侧；SONOS器件第一层二氧化硅电荷阻挡层(51)位于第一P阱(41)上方且从SONOS器件N型重掺杂源极(121)右边缘延伸到SONOS器件N型重掺杂漏极(122)左边缘；SONOS器件氮化硅电荷储存层(6)位于SONOS器件第一层二氧化硅电荷阻挡层(51)上方；SONOS器件第二层二氧化硅电荷阻挡层(7)位于SONOS器件氮化硅电荷储存层(6)上方；SONOS器件多晶硅栅极(82)位于SONOS器件第二层二氧化硅电荷阻挡层(7)上方；二氧化硅介质层(10)位于SONOS器件表面；SONOS器件源极金属(151)从SONOS器件金属sinker(141)左侧边缘上方延伸到SONOS器件N型重掺杂源极(121)左侧上方；SONOS器件漏极金属(20)位于SONOS器件N型重掺杂漏极(122)的上方。3.根据权利要求1所述的带有过热保护功能的射频LDMOS晶体管，其特征在于：所述NPNBJT热传感器包括：P型重掺杂衬底(1)、P型外延层(2)、第一N阱(31)、第二P阱(42)、NPN型BJT传感器N型重掺杂集电极接触区(123)、NPN型BJT传感器P型重掺杂基区接触区(132)、NPN型BJT传感器N型重掺杂发射极接触区(124)、NPN型BJT集电极金属(16)、NPN型BJT基极金属(17)、NPN型BJT发射极金属(18)；P型外延层(2)位于P型重掺杂衬底(1)上方；第一N阱(31)位于P型外延层(2)中，第二P阱(42)位于第一N阱(31)内部中间位置；NPN型BJT传感器N型重掺杂集电极接触区(123)位于第一N阱(31)内部、第二P阱(42)的左右两侧；NPN型BJT传感器N型重掺杂发射极接触区(124)位于第二P阱(42)内部中间位置；NPN型BJT传感器P型重掺杂基区接触区(132)位于第二P阱(42)内...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓小川，刘冬冬，宋凌云，童星，万殊燕，杨文驰，谭犇，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51