多沟道的横向高压器件制造技术

本发明专利技术提供一种多沟道的横向高压器件，其元胞结构集成在第一导电类型半导体衬底上，包括埋氧层、第二导电类型半导体漂移区、槽结构，第一导电类型半导体体区、第二导电类型半导体源区、第一导电类型半导体接触区三者形成一个体区单元，器件包括至少一个体区单元，在槽结构中设有多栅极金属结构，多栅极金属结构包括至少两个金属栅极，多栅极金属结构在第一导电类型半导体体区内部提供了至少两个沟道，给载流子提供了低阻通道，本发明专利技术采用槽多栅的结构增加了沟道数目，增加了器件的导电通路，极大地降低了器件的导通电阻，缓解比导通电阻和耐压的矛盾关系，在相同芯片面积的情况下具有更小的导通电阻。

【技术实现步骤摘要】
多沟道的横向高压器件
本专利技术涉及半导体功率器件
，涉及一种多沟道的横向高压器件。
技术介绍
横向高压器件是高压功率集成电路发展必不可少的部分，高压功率器件要求具有高的击穿电压，低的导通电阻和低的开关损耗。横向高压器件实现高的击穿电压，要求其用于承担耐压的漂移区具有长的尺寸和低的掺杂浓度，但为了满足器件低导通电阻，又要求作为电流通道的漂移区具有高的掺杂浓度。在功率LDMOS(LatralDouble-diffusedMOSFET)器件设计中，击穿电压(BreakdownVoltage，BV)和比导通电阻(Specificon-resistance，Ron,sp)存在矛盾关系。器件在高压应用时，导通电阻急剧上升，限制了高压器件在高压功率集成电路中的应用，尤其是要求低导通损耗和小芯片面积的电路。为了克服高导通电阻的问题，J.A.APPLES等人提出了RESURF(ReducedSURfaceField)降低表面场技术，被广泛应用于高压器件，虽然有效地减小了导通电阻，但击穿电压和导通电阻的矛盾关系仍需进一步改善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述传统横向高压器件存在的问题，提出一种多沟道的横向高压器件，在保持高击穿电压的情况下，可以大大的降低器件比导通电阻，减小器件的功耗。为实现上述专利技术目的，本专利技术技术方案如下：一种多沟道的横向高压器件，其元胞结构集成在第一导电类型半导体衬底上，包括设置在衬底上端面的埋氧层、设置在埋氧层上方的第二导电类型半导体漂移区、设置在第二导电类型半导体漂移区左侧外部的槽结构、在第二导电类型半导体漂移区内部右侧的第二导电类型半导体漏区、第二导电类型半导体漂移区内部紧邻槽结构右侧的第一导电类型半导体体区、位于第一导电类型半导体体区内部紧邻槽结构右侧的第二导电类型半导体源区和第一导电类型半导体接触区，所述第一导电类型半导体体区、第二导电类型半导体源区、第一导电类型半导体接触区三者形成一个体区单元，所述器件包括至少一个体区单元，相邻的体区单元之间设有间隙，每个体区单元中第一导电类型半导体接触区位于两个第二导电类型半导体源区之间，在槽结构中设有多栅极金属结构，所述多栅极金属结构包括至少两个从器件表面引至槽结构内的金属栅极，每个金属栅极的最右端与槽结构右端的间距为栅氧厚度，金属栅极的最右端覆盖第一导电类型半导体体区内部第二导电类型半导体源区两侧的区域，在第二导电类型半导体漏区上方设有漏极金属，源极金属从器件表面引至每个体区单元内的两个第二导电类型半导体源区的左侧并覆盖第一导电类型半导体接触区的左侧，源极金属和相邻的金属栅极之间不接触，多栅极金属结构在第一导电类型半导体体区内部提供了至少两个沟道，给载流子提供了低阻通道。作为优选方式，每个金属栅极在器件表面相互连接。作为优选方式，每个金属栅极在器件内部相互连接。作为优选方式，器件包括两个所述体区单元，所述多栅极金属结构包括3个从器件表面引至槽结构内的金属栅极，多栅极金属结构在第一导电类型半导体体区内部提供了4个沟道，每个金属栅极通过通孔的方式引至器件表面。作为优选方式，第二导电类型半导体漏区替换成第一导电类型半导体，从而形成LIGBT的结构。作为优选方式，衬底材料为SOI衬底或体硅。本专利技术的有益效果为：采用槽多栅的结构增加了沟道数目，增加了器件的导电通路，极大地降低了器件的导通电阻，缓解比导通电阻和耐压的矛盾关系，与传统横向高压器件相比，本专利技术提供的横向高压器件在相同芯片面积的情况下具有更小的导通电阻。附图说明图1是传统横向高压器件的结构示意图；图2是本专利技术实施例1的多沟道的横向高压器件的结构示意图；图3是本专利技术实施例2的多沟道的横向高压器件的结构示意图；图4是本专利技术实施例3的多沟道的横向高压器件的结构示意图；1为第一导电类型半导体衬底，2为埋氧层，3为第二导电类型半导体漂移区，4为槽结构，5为第一导电类型半导体体区，7为第二导电类型半导体漏区，8为第二导电类型半导体源区，9为第一导电类型半导体接触区，10为多栅极金属结构，11为漏极金属，12为源极金属12。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。图1为传统的高压器件结构，其沟道、栅极在器件表面。本专利技术的主要技术方案，是将传统的结构刻槽，在槽内采用多栅结构，并通过通孔将多栅和源极引至表面，目的在于当器件开态时，两个沟道为器件提供了多条低阻电流通道，同时由于半导体体内迁移率大于表面迁移率，进而极大地降低了器件的导通电阻；关态时，器件内部耗尽情况与传统结构类似，在相同器件面积下，缓解了比导通电阻和耐压的矛盾关系。实施例1如图2所示，一种多沟道的横向高压器件，其元胞结构集成在第一导电类型半导体衬底1上，包括设置在衬底上端面的埋氧层2、设置在埋氧层2上方的第二导电类型半导体漂移区3、设置在第二导电类型半导体漂移区3左侧外部的槽结构4、在第二导电类型半导体漂移区3内部右侧的第二导电类型半导体漏区7、第二导电类型半导体漂移区3内部紧邻槽结构4右侧的第一导电类型半导体体区5、位于第一导电类型半导体体区5内部紧邻槽结构4右侧的第二导电类型半导体源区8和第一导电类型半导体接触区9，所述第一导电类型半导体体区5、第二导电类型半导体源区8、第一导电类型半导体接触区9三者形成一个体区单元，所述器件包括一个体区单元，相邻的体区单元之间设有间隙，每个体区单元中第一导电类型半导体接触区9位于两个第二导电类型半导体源区8之间，在槽结构4中设有多栅极金属结构10，所述多栅极金属结构10包括两个从器件表面引至槽结构4内的金属栅极，每个金属栅极在器件表面相互连接，每个金属栅极的最右端与槽结构4右端的间距为栅氧厚度，金属栅极的最右端覆盖第一导电类型半导体体区5内部第二导电类型半导体源区8两侧的区域，在第二导电类型半导体漏区7上方设有漏极金属11，源极金属12从器件表面引至每个体区单元内的两个第二导电类型半导体源区8的左侧并覆盖第一导电类型半导体接触区9的左侧，源极金属12和相邻的金属栅极之间不接触，多栅极金属结构10在第一导电类型半导体体区5内部提供了两个沟道，给载流子提供了低阻通道。本实施例的工作原理为：在槽结构4内设置多栅极金属结构1010，在器件内部设置了双沟道。与传统器件相比，考虑开态特性时，通过槽双栅结构，在半导体内部设置两个沟道，增加导电通道的同时，利用半导体内部迁移率大于表面迁移率的特性，降低了器件的比导通电阻。考虑关态特性时，调整第一导电类型半导体体区5的掺杂浓度及位置设置，器件内部的耗尽情况类似，基本可以保证器件耐压不变。因此，在功率集成电路应用中，在保证耐压不变的条件下，显著降低器件的比导通电阻，缓解了功率半导体器件中耐压与比导的折衷关系。实施例2如图3所示，本实施例和实施例1的区别在于：每个金属栅极在器件内部相互连接。实施例3如图4所示，本实施例和实施例1的区别在于：器件包括两个体区单元，所述多栅极金属结构10包括3个从器件表面引至槽结构4内的金属栅极，多栅极金属结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多沟道的横向高压器件，其元胞结构集成在第一导电类型半导体衬底(1)上，包括设置在衬底上端面的埋氧层(2)、设置在埋氧层(2)上方的第二导电类型半导体漂移区(3)、设置在第二导电类型半导体漂移区(3)左侧外部的槽结构(4)、在第二导电类型半导体漂移区(3)内部右侧的第二导电类型半导体漏区(7)、第二导电类型半导体漂移区(3)内部紧邻槽结构(4)右侧的第一导电类型半导体体区(5)、位于第一导电类型半导体体区(5)内部紧邻槽结构(4)右侧的第二导电类型半导体源区(8)和第一导电类型半导体接触区(9)，所述第一导电类型半导体体区(5)、第二导电类型半导体源区(8)、第一导电类型半导体接触区(9)三者形成一个体区单元，所述器件包括至少一个体区单元，相邻的体区单元之间设有间隙，每个体区单元中第一导电类型半导体接触区(9)位于两个第二导电类型半导体源区(8)之间，其特征在于：在槽结构(4)中设有多栅极金属结构(10)，所述多栅极金属结构(10)包括至少两个从器件表面引至槽结构(4)内的金属栅极，每个金属栅极的最右端与槽结构(4)右端的间距为栅氧厚度，金属栅极的最右端覆盖第一导电类型半导体体区(5)内部第二导电类型半导体源区(8)两侧的区域，在第二导电类型半导体漏区(7)上方设有漏极金属(11)，源极金属(12)从器件表面引至每个体区单元内的两个第二导电类型半导体源区(8)的左侧并覆盖第一导电类型半导体接触区(9)的左侧，源极金属(12)和相邻的金属栅极之间不接触，多栅极金属结构(10)在第一导电类型半导体体区(5)内部提供了至少两个沟道，给载流子提供了低阻通道。...

【技术特征摘要】
1.一种多沟道的横向高压器件，其元胞结构集成在第一导电类型半导体衬底(1)上，包括设置在衬底上端面的埋氧层(2)、设置在埋氧层(2)上方的第二导电类型半导体漂移区(3)、设置在第二导电类型半导体漂移区(3)左侧外部的槽结构(4)、在第二导电类型半导体漂移区(3)内部右侧的第二导电类型半导体漏区(7)、第二导电类型半导体漂移区(3)内部紧邻槽结构(4)右侧的第一导电类型半导体体区(5)、位于第一导电类型半导体体区(5)内部紧邻槽结构(4)右侧的第二导电类型半导体源区(8)和第一导电类型半导体接触区(9)，所述第一导电类型半导体体区(5)、第二导电类型半导体源区(8)、第一导电类型半导体接触区(9)三者形成一个体区单元，所述器件包括至少一个体区单元，相邻的体区单元之间设有间隙，每个体区单元中第一导电类型半导体接触区(9)位于两个第二导电类型半导体源区(8)之间，其特征在于：在槽结构(4)中设有多栅极金属结构(10)，所述多栅极金属结构(10)包括至少两个从器件表面引至槽结构(4)内的金属栅极，每个金属栅极的最右端与槽结构(4)右端的间距为栅氧厚度，金属栅极的最右端覆盖第一导电类型半导体体区(5)内部第二导电类型半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：周锌，袁章亦安，李珂，乔明，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51