P型埋层覆盖型半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管制造技术

P型埋层覆盖型半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管。本发明专利技术公开一种新的SJ-LDMOS器件。本发明专利技术在N型衬底外延层上制作半超级结，并且在半超级结区上引入P型埋层。与传统的超级结相比，本发明专利技术通过了N区和P型埋层的共同作用，补偿了超级结内N型柱区和P型柱区之间的电荷不平衡，克服了衬底辅助效应，提高了击穿电压；并且，由于是半超级结，在表面引入一个电场峰，进一步提高击穿电压。同时，P型埋层可以提高N区的浓度，降低比导通电阻。可以看出该结构的特点是高击穿电压，低导通电阻和超级结层电荷的平衡。本发明专利技术提供的新的SJ-LDMOS器件结构还具有制造工艺相对简单，工艺难度较低的特点。本发明专利技术更易满足功率电子系统的应用要求。

【技术实现步骤摘要】
P型埋层覆盖型半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管
本专利技术涉及半导体功率器件
，具体涉及是一种半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管。
技术介绍
功率器件是进行功率处理的半导体器件。在变频、变压、变流、功率放大、功率管理等功率处理方面有着广泛的应用。现代社会发电、电力传输和电力管理技术的巨大进步归功与控制电的流动的功率器件的性能增强。随着集成电路技术的发展，人们希望将更多的模块做在同一芯片，以获得更好性能的产品。由于功率器件的重要地位，将功率器件与低压集成电路作在同一芯片，被誉为第二次电子革命。超结(superjunction)结构是交替排列的N型柱区和P型柱区，如果用超结结构来取代LDMOS的漂移区，就形成了超结LDMOS，简称SJ-LDMOS。理论上，超结结构通过N型柱区和P型柱区之间的电荷平衡能够得到高的击穿电压，而通过重掺杂的N型柱区和P型柱区可以获得很低的导通电阻，因此，超结器件可以在击穿电压和导通电阻两个关键参数之间取得一个很好的折衷。但是对于SJ-LDMOS，由于衬底辅助耗尽N型柱区(或P型柱区)，使得器件击穿时，P型柱区(或N型柱区)不能完全耗尽，打破了N型柱区和P型柱区之间的电荷平衡，降低了SJ-LDMOS器件的横向击穿电压。半超级结，即超级结区占漂移区的一半或部分，相对于普通超级结而言，增加一个电场峰，从而提高击穿电压，但是同样存在着和普通超结一样的衬底辅助效应的缺陷。
技术实现思路
本专利技术提出一种P型埋层覆盖型半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，用以解决衬底辅助耗尽效应降低了SJ-LDMOS的击穿电压的问题，并且改善击穿电压与比导通电阻之间的矛盾关系，实现了高的击穿电压和低的比导通电阻。本专利技术方案如下：P型埋层覆盖型半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：P型衬底；位于所述P型衬底上N型外延层表面的P型基区；位于所述P型基区部分表面的N型源区；半超级结区，包括N型柱区和P型柱区；该半超级结区的N型底端辅助层位于所述P型衬底上N型外延层的表面并与P型基区邻接；位于半超级结区部分表面的N型漏区；其特殊之处在于：所述N型底端辅助层的表面(最终形态)主要分为具有高度差的三部分，按照由低到高的顺序，第一部分的表面为注入的所述N型柱区和P型柱区，第二部分和半超级结区余下部分的表面覆盖有与N型漏区邻接的P型掺杂埋层，第三部分与P型基区邻接，并将P型基区与P型掺杂埋层隔离。基于以上方案，本专利技术还进一步作如下优化：所述N型底端辅助层的表面为阶梯形式体现所述高度差；应当认识到，这里所说的阶梯形式应作广义理解，即并不要求为平整的阶梯。上述半超级结区采用N型柱区与P型柱区横向周期间隔排放，各个N型柱区的宽度相同，各个P型柱区的宽度相同。进一步的，每个N型柱区与每个P型柱区的宽度最好也相同。上述P型掺杂埋层的横截面为规则图形(当然，也可以为不规则的图形)，以圆形或矩形为佳。上述P型掺杂埋层的纵截面为规则图形(当然，也可以为不规则的图形)，以圆形或矩形为佳。上述P型掺杂埋层的浓度是均匀的(当然，也可以是非均匀的)。本专利技术的有益效果如下：本专利技术通过N区和P型埋层的共同作用，补偿了超级结内N型柱区和P型柱区之间的电荷不平衡，克服了衬底辅助效应，提高了击穿电压；并且，由于是半超级结，在表面引入一个电场峰，进一步提高击穿电压。同时，P型埋层可以提高漂移区的浓度，降低比导通电阻。因此比一般的方案击穿电压和比导通电阻的优化可以得到进一步的提升。本方案器件制造简单，可操作性较强。附图说明图1为本专利技术超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管的三维示意图。图2是图1中漂移区沿AOC方向的截面图。具体实施方式参见图1和图2，下面以一种P型埋层覆盖型N沟道半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管为例来具体介绍本专利技术的新结构。本领域技术人员应当能够认识到，该实施例并非对本专利技术保护范围的限制。其包括：P型衬底1；位于所述P型衬底1上N型外延层表面的P型基区2；位于所述P型基区2部分表面的N型源区7；半超级结区，采用N型柱区4与P型柱区5横向周期间隔排放(图中只简化示意了一个周期，实际上通常有多个周期)，各个N型柱区的宽度相同，各个P型柱区的宽度相同；进一步的，每个N型柱区与每个P型柱区的宽度最好也相同；该半超级结区的N型底端辅助层3位于所述P型衬底1上N型外延层的表面并与P型基区2邻接；位于半超级结区部分表面的N型漏区6；所述N型底端辅助层3的表面主要分为阶梯形式的三部分，按照由低到高的顺序，在第一部分注入所述N型柱区和P型柱区，在第二部分和半超级结区余下部分的表面覆盖有与N型漏区邻接的P型掺杂埋层8，第三部分与P型基区邻接，并将P型基区与P型掺杂埋层隔离。上述P型埋层覆盖型半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管的制作方法，其步骤包括：在所述P型半导体衬底外延材料上形成P型基区；在所述P型基区中形成N型源区；在所述半导体衬底与P型基区相邻接的位置形成N区；在所述N区上形成半超级结区，包括横向周期间隔排放的N型柱区和P型柱区；在所述半超级结区上形成P型埋层；在所述半超级结区上形成重掺杂N型漏区。上述p型埋层覆盖型半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管的制作方法，其步骤包括：在所述P型半导体衬底外延材料上形成P型基区；在所述P型基区中形成N型源区；在所述半导体衬底与P型基区相邻接的位置形成N区；在所述N区上形成半超级结区，包括横向周期间隔排放的N型柱区和P型柱区；在所述半超级结区上形成P型埋层；在所述半超级结区上形成重掺杂N型漏区。具体的掺杂过程，现有技术中已有很成熟的技术，在此不再详述。本专利技术的技术方案，本专利技术通过N区和P型埋层的共同作用，补偿了超级结内N型柱区和P型柱区之间的电荷不平衡，克服了衬底辅助效应，提高了击穿电压；并且，由于是半超级结，在表面引入一个电场峰，进一步提高击穿电压。同时，P型埋层可以提高漂移区的浓度，降低比导通电阻。由此改善了LDMOS的击穿电压与比导通电阻之间的矛盾关系,因此为实现集成技术提供了一种新的器件结构。当然，本专利技术的LDMOS也可以为P沟道，则结构与以上N沟道方案的“P”、“N”关系对调，即改为“N型衬底”、“N型基区”、“P型源区”、“P型漏区”……在此不再赘述。虽然权利要求未作限定，但显然应将此种结构的P沟道方案视为权利要求的等同方案，属于权利要求所表达的专利保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
P型埋层覆盖型半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：P型衬底；位于所述P型衬底上N型外延层表面的P型基区；位于所述P型基区部分表面的N型源区；半超级结区，包括N型柱区和P型柱区；该半超级结区的N型底端辅助层位于所述P型衬底上N型外延层的表面并与P型基区邻接；位于半超级结区部分表面的N型漏区；其特征在于：所述N型底端辅助层的表面主要分为具有高度差的三部分，按照由低到高的顺序，第一部分的表面为注入的所述N型柱区和P型柱区，第二部分和半超级结区余下部分的表面覆盖有与N型漏区邻接的P型掺杂埋层，第三部分与P型基区邻接，并将P型基区与P型掺杂埋层隔离。

【技术特征摘要】
1.P型埋层覆盖型半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：P型衬底；位于所述P型衬底上N型外延层表面的P型基区；位于所述P型基区部分表面的N型源区；半超级结区，包括N型柱区和P型柱区；该半超级结区的N型底端辅助层位于所述P型衬底上N型外延层的表面并与P型基区邻接；位于半超级结区部分表面的N型漏区；其特征在于：所述N型底端辅助层的表面主要分为具有高度差的三部分，按照由低到高的顺序，第一部分的表面上为注入的所述N型柱区和P型柱区，第二部分和半超级结区余下部分的表面覆盖有与N型漏区邻接的P型掺杂埋层，第三部分与P型基区邻接，并将P型基区与P型掺杂埋层隔离。2.根据权利要求1所述的P型埋层覆盖型半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应...

【专利技术属性】
技术研发人员：段宝兴，董超，范玮，杨银堂，朱樟明，李春来，马剑冲，
申请(专利权)人：西安后羿半导体科技有限公司，西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61