一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管制造技术

本发明专利技术公开一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管。该结构中设置辅助耗尽衬底埋层于漏端下方，该埋层可以扩展横向双扩散金属氧化物半导体场效应管的纵向空间电荷区，从而突破由于纵向耐压受限而带来的电压饱和现象，同时该埋层还能够利用电场调制效应对表面横向电场和体内纵向电场进行调制，从而在保证器件低导通电阻的条件下，可以大幅度提高器件的击穿电压。

A transverse double diffused metal oxide semiconductor field effect transistor

A laterally double diffused metal oxide semiconductor field effect transistor is disclosed. The substrate assisted depletion layer on the buried drain is arranged at the lower part of the structure, the buried layer can extend the longitudinal space charge region of lateral double diffused metal oxide semiconductor field effect transistor, thus breaking voltage due to limited longitudinal voltage saturation phenomenon, and the buried layer can benefit for modulation of the surface transverse electric field and in vivo longitudinal electric field with the electric field modulation, thus ensuring the device is low on resistance conditions, can greatly improve the breakdown voltage of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种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
，具体涉及是一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管结构。
技术介绍
横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(LateralDouble-diffusedMOSFET，简称LDMOS)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，开关速度高等优点是智能功率电路和高压器件的核心。由于便携式电源管理和汽车电子产品的市场需求日益增长，在全球范围内受到越来越多的关注。其主要特征在于基区和漏区之间加入一段相对较长的轻掺杂漂移区，该漂移区的掺杂类型与漏区一致。通过加入漂移区，可以起到分担击穿电压的作用，提高了LDMOS的击穿电压，使其达到低的导通电阻优化目标，使其传导损失最小化。为了使得LDMOS器件具有较高的击穿电压和较低的比导通电阻，在器件设计过程中，需要满足弱化表面电场(ReducedSurfaceField，简称RESURF)技术的条件使得器件的击穿点从表面转移到体内。然而随着器件漂移区长度的增加，LDMOS器件的击穿电压主要受限于体内纵向耐压能力，即由于横向功率器件的电压饱和效应，器件的击穿电压随着漂移区长度的增加逐渐趋于饱和。
技术实现思路
本专利技术提出一种具有纵向辅助耗尽衬底层的LDMOS，改善了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：一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：半导体材料的衬底；位于所述半导体衬底表面的基区和漂移区；位于所述基区表面的源区；位于漂移区表面的漏区；其特殊之处在于：漏端的漂移区下方接有纵向辅助耗尽衬底层，所述纵向辅助耗尽衬底层由N型和/或P型掺杂半导体材料构成，或者采用介质材料。基于以上基本方案，本专利技术还进一步做如下优化限定和改进：上述纵向辅助耗尽衬底层位于漏端的漂移区下方，可为一整块的N型均匀掺杂埋层或是P均匀型掺杂埋层。上述纵向辅助耗尽衬底层位于漏端的漂移区下方，可为一整块的N型分区掺杂埋层或是P分区型掺杂埋层。上述纵向辅助耗尽衬底层位于漏端的漂移区下方，可为N/P型柱相间均匀掺杂埋层。上述纵向辅助耗尽衬底层位于漏端的漂移区下方，可为N/P型柱相间分区掺杂埋层。上述纵向辅助耗尽衬底层位于漏端的漂移区下方，可为其他介质材料，如二氧化硅、氧化铪等。上述纵向辅助耗尽衬底层的长度占漂移区整体长度的比例、纵向辅助耗尽衬底层的宽度及厚度可根据实际需求调整。上述纵向辅助耗尽衬底层的形状可为规则图形，也可为不规则图形，如阶梯型、梯形等。本专利技术的有益效果如下：在LDMOS漏端下设置衬底辅助耗尽层，该埋层可以扩展横向双扩散金属氧化物半导体场效应管的纵向空间电荷区，从而突破由于纵向耐压受限而带来的电压饱和现象，同时该埋层还能够利用电场调制效应对表面横向电场和体内纵向电场进行调制，从而在保证器件低导通电阻的条件下，可以大幅度提高器件的击穿电压。本方案器件制造简单，可操作性较强。附图说明图1为本专利技术具有纵向辅助耗尽衬底层的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管结构的三维示意图。图2是该结构纵向辅助耗尽衬底层沿OAC方向的截面图。具体实施方式如图1和图2所示为一种具有分区纵向辅助耗尽衬底区的LDMOS：半导体材料衬底1；位于所述半导体衬底表面的基区2和漂移区5；位于所述基区表面的源区3；位于漂移区表面的漏区4；位于漏端的漂移区下为纵向辅助耗尽衬底层6和7。纵向辅助耗尽衬底层可为N型均匀掺杂硅材料、P均匀掺杂硅材料、N/P型柱相间均匀掺杂硅材料、N/P多分区掺杂硅材料，或采用介质材料。具体来说：纵向辅助耗尽衬底层6和7可为N型柱、P型柱或N/P型柱相间均匀掺杂；纵向辅助耗尽衬底层6和7可为N型柱、P型柱或N/P型柱相间分区掺杂；纵向辅助耗尽衬底层6和7还可为介质材料，如二氧化硅、氧化铪等。纵向辅助耗尽衬底层6和7的长度占漂移区整体长度的比例、纵向辅助耗尽衬底层6和7的宽度及厚度可根据实际需求调整。纵向辅助耗尽衬底层6和7的形状可为规则图形，也可为不规则图形，如阶梯型、梯形等。漏端下方的纵向耗尽区会进一步向衬底扩展；纵向体电场受辅助耗尽衬底层的影响，会在埋层底部边界出现一个新的电场峰，从而使得纵向电场得到优化，纵向击穿电压提升；表面电场同样会受辅助耗尽衬底层的影响，使得横向的表面电场也得到了优化，横向击穿电压得以提升。因此击穿电压和比导通电阻的优化可以得到最佳。由此改善了器件的击穿电压与比导通电阻之间的矛盾关系。例如针对薄漂移区(2μm)LDMOS，当漂移区长度为70μm时，常规LDMOS击穿电压仅为460V左右，而采用本专利技术的结构，利用40μm长度的N型矩形掺杂纵向辅助耗尽层可以将器件的击穿电压提高到900V，提高了95％.利用40μm长N/P相间掺杂矩形纵向辅助耗尽层可将器件击穿电压提高到1100V，提高近120％。当然，本专利技术中的LDMOS也可以为P沟道，其结构与N沟道LDMOS相同，在此不再赘述。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：半导体材料的衬底；位于所述半导体衬底表面的基区和漂移区；位于所述基区表面的源区；位于漂移区表面的漏区；其特征在于：漏端的漂移区下方接有纵向辅助耗尽衬底层，所述纵向辅助耗尽衬底层由N型和/或P型掺杂半导体材料构成，或者采用介质材料。

【技术特征摘要】
1.一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：半导体材料的衬底；位于所述半导体衬底表面的基区和漂移区；位于所述基区表面的源区；位于漂移区表面的漏区；其特征在于：漏端的漂移区下方接有纵向辅助耗尽衬底层，所述纵向辅助耗尽衬底层由N型和/或P型掺杂半导体材料构成，或者采用介质材料。2.根据权利要求1所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：所述纵向辅助耗尽衬底层为一整块的N型均匀掺杂埋层或是一整块的P均匀型掺杂埋层。3.根据权利要求1所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：所述纵向辅助耗尽衬底层为...

【专利技术属性】
技术研发人员：段宝兴，袁嵩，董自明，郭海君，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61