集成采用功能的超高压LDMOS复合管及工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种集成采样功能的超高压LDMOS复合管，可以对超高压LDMOS管进行电流采样。在超高压LDMOS管后级串联一个作为采样管的低压CMOS管，并通过版图设计把低压CMOS集成在超高压LDMOS管内，超高压晶体管的源端同时是采样管CMOS管的漏端，超高压LDMOS管的栅极与低压CMOS管的栅极各自独立控制，且平行等间距、各自首尾相接呈闭环结构，这样的结构形式可以最大限度保证超高压LDMOS晶体管版图形式紧凑及场板性能，由于低压CMOS管和超高压LDMOS管栅极平行布局且间距很近，使得两者的沟道长度差异随工艺波动很小，所以采样时匹配性很高，采样比精度高，保证超高耐压能力，同时保证了采样管和被采样管在沟道总宽度上的一致性，提高采样精度与匹配度。

Ultra high voltage LDMOS composite tube with integrated function and its process method

【技术实现步骤摘要】
集成采用功能的超高压LDMOS复合管及工艺方法
本专利技术涉及半导体器件设计及制造领域，特别是指一种集成采用功能的LDMOS复合管。
技术介绍
LDMOS（LDMOS：LaterallyDiffusedMetalOxideSemiconductor横向双扩散金属氧化物半导体）器件为一种高耐压场效应管，能用于形成电流采样电路。一般采样管和被采样管，分集成和分立两种。分立是在采样管的外部区域再制作一个小尺寸的采样管，各个结构完全独立，这种结构比较占用版图面积，另外的集成式是在大尺寸的被采样管的内部再制作一个小尺寸的采样管，该采样管能与被采样管共用一部分结构，因此对节省版图面积有很大的优势。如图1所示，是现有集成的采样功能的LDMOS管的示意图，整个器件包含有采样管和被采样管，整个器件结构呈现梳齿形状，被采样管是由多个重复单元构成的一个尺寸比较大、电流驱动能力很强的大管子，而采样管是一个尺寸较小的管子。图1的版图设计中，采样管和被采样管的多晶硅栅极共用，漏区201也是共用，而两个源区211、202分开接出形成各自的源极电极。被采样管的各功能区也分别为封闭式结构、且是由各个呈条形结构的单元结构连接而成，各呈条形结构的单元结构的排列如图1所示可知，以源区、漏区漂移区和漏区为例，一个最小的循环单元为漏区201、漏区漂移区203、源区202。相邻的漏区漂移区的条形结构首尾相连形成一类环形的封闭式结构，整个漏区位于该封闭式结构的里侧、整个源区202位于该封闭式结构的外侧。其中呈平行轨道型且环绕封闭的是多晶硅栅极和多晶硅场板，多晶硅同时充当栅极及连接栅极的导线。集成型结构的好处在于：采样管和被采样管的漏区是共用的，节省版图面积；采样管放置在被采样管的中间，两个管子的匹配特性很好，受工艺偏差的影响很小，被采样管工作时的温度也会影响到采样管的温度，减小两个管子之间的温度差，所以受温度的影响也小；采样管电流能力可以通过多晶硅栅极围成的梳齿型结构的长轴来调整。但是，由于超高压LDMOS作为驱动管使用时，总电流比较大，采用采样管调节输出电流，一般通过调整宽长比来调整采样比例。这种做法的弊端一个是采样比不稳定，因为共用一个漏区（Drain），采样用的小管子Drain总长度和驱动管大管子一样，而源区区域很小，管子不对称而造成电流偏大而影响采样比，另一个是采样用的管子宽度是固定的（取决于独立出来的源区宽度），因此结构设计好后采样比也是固定的，无法调整。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种集成采样功能的LDMOS复合管，具备对LDMOS管进行电流采样的能力，且采样比例可调。本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供所述LDMOS复合管的制造工艺方法。为解决上述问题，本专利技术所述的一种集成采样功能的超高压LDMOS复合管，包含一个超高压LDMOS管，以及一个低压CMOS管，其包含：在复合管中，所述低压CMOS管是采样管，所述超高压LDMOS管是被采样管，所述超高压的被采样管的尺寸远大于采样管，所述的采样管是串接于超高压LDMOS管之后，即采样管的漏区同时也是被采样管的源区，被采样管的漏区与采样管的源区分别独立引出。被采样管的栅极与采样管的栅极各自独立引出。所述复合管形成于P型衬底中，在P型衬底上形成有一第一N型注入区，在所述N型注入区的一侧具有第三重掺杂N型区，形成所述被采样管的漏区。所述第一N型注入区中还具有所述被采样管的漏区漂移区，在漏区漂移区的衬底表面具有场氧层，所述场氧层一侧与所述被采样管的漏区相抵靠，另一侧向第一N型注入区的中心方向延伸。所述被采样管的漏区漂移区中，还具有一P型掺杂层，所述P型掺杂层为位于场氧层下方、漏区漂移区中的水平分布的P型掺杂薄层。所述第一N型注入区中，与被采样管的漏区相对的另一侧，具有一P型注入区形成的P阱，所述P阱中包括第一重掺杂N型区、第二重掺杂N型区以及第一重掺杂P型区；所述第一重掺杂N型区与第二重掺杂N型区之间为采样管的沟道区，所述第一重掺杂N型区为被采样管的源区，同时也是采样管的漏区，所述第二重掺杂N型区作为采样管的源区；所述第一重掺杂N型区与第二重掺杂N型区之间的衬底表面具有栅氧化层和覆盖在栅氧化层之上的栅极，形成采样管的栅极结构；所述P阱中的第一重掺杂P型区与第二重掺杂N型区之间的衬底表面具有场氧隔离。在所述第一重掺杂N型区与漏区漂移区上方的场氧层之间的衬底表面，具有栅氧化层及覆盖在栅氧化层之上的栅极，形成被采样管的栅极结构，所述栅极还向第三重掺杂N型区延伸一段距离以覆盖部分场氧层。所述靠近第三重掺杂N型区的场氧层之上还具有场板，作为被采样管的漏区场板。所述P型衬底表面淀积一层介质层，介质层上淀积金属层，所述金属层图案化后形成各个引出电极；所述各电极通过穿通介质层的接触孔与P型衬底中各引出区接触以引出复合管的各电极。在俯视平面上，所述的复合管的版图是呈闭环结构，被采样管的源区位于被采样管的栅极和采样管的栅极之间，漏区漂移区上有场板；所述的被采样管的栅极、采样管的栅极以及场板均是平行等距排列，且均各自首尾相接而形成的闭环结构，采样管的栅极位于整个平行封闭结构的最外围，被采样管的源区同时也是采样管的漏区，采样管在电学性能上是等效串接于被采样管的源区，采样管的源区则位于闭环结构的最外围，形成独立引出，所述被采样管的栅极、采样管的栅极以及场板均各自独立引出形成电极，且场板与被采样管的漏区通过金属短接。进一步的改进是，所述呈闭环结构的复合管的版图，其形状为圆环型、椭圆形、马蹄形或者子弹型的各种等效变化形式。进一步的改进是，所述的被采样管的栅极、采样管的栅极以及漏区场板为多晶硅材质，或者是金属材质。进一步的改进是，所述采样管的栅极是形成与所述被采样管的源区有源区上，所述的采样管的栅极与被采样管的栅极分别接各自独立的控制电位，通过对采样管栅极电位的调整，实现对被采样管的不同采样比的采样功能。进一步的改进是，所述的被采样管是漏区在中间，被采样管的源区在外围的闭环结构，采样管的栅极在被采样管的源区外侧，与被采样管的栅极保持平行等距排布；被采样管的源区同时也是采样管的漏区，为重掺杂的N型注入区；此结构能最大限度保证超高压的被采样管的版图形式及场板性能，保证超高耐压能力，同时保证了采样管和被采样管在沟道总宽度上的一致性，提高采样精度与匹配度。为解决上述方法，本专利技术提供一种制造所述的集成采样功能的超高压LDMOS复合管的工艺方法，包含：在P型衬底上通过离子注入形成的第一N型注入区，在所述第一N型注入区中再进行P型离子注入形成P阱，P阱区域以外的所述第一N型注入区作为超高压LDMOS管的漏区漂移区；在漏区漂移区的衬底表面形成场氧层，同时，在P阱中也形成一个场氧隔离区；在场氧的下方的漏区漂移区中离子注入形成一个P型掺杂层；淀积一层栅氧化层及一层多晶硅，光刻及刻蚀形成所述LDMOS器件的栅极结构，同时在漏区漂移区的场氧上刻蚀形成多晶硅场板，作为漏区场板；在P阱的表面刻蚀形成采样管的栅极结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成采样功能的超高压LDMOS复合管，包含一个超高压LDMOS管，以及一个低压CMOS管，其特征在于：/n在复合管中，所述低压CMOS管是采样管，所述超高压LDMOS管是被采样管，所述超高压的被采样管的尺寸远大于采样管，所述的采样管是串接于超高压LDMOS管之后，即采样管的漏区同时也是被采样管的源区，被采样管的漏区与采样管的源区分别独立引出；/n被采样管的栅极与采样管的栅极各自独立引出；/n所述复合管形成于P型衬底中，在P型衬底上形成有一第一N型注入区，在所述N型注入区的一侧具有第三重掺杂N型区，形成所述被采样管的漏区；/n所述第一N型注入区中还具有所述被采样管的漏区漂移区，在漏区漂移区的衬底表面具有场氧层，所述场氧层一侧与所述被采样管的漏区相抵靠，另一侧向第一N型注入区的中心方向延伸；/n所述被采样管的漏区漂移区中，还具有一P型掺杂层，所述P型掺杂层为位于场氧层下方、漏区漂移区中的水平分布的P型掺杂薄层；/n所述第一N型注入区中，与被采样管的漏区相对的另一侧，具有一P型注入区形成的P阱，所述P阱中包括第一重掺杂N型区、第二重掺杂N型区以及第一重掺杂P型区；所述第一重掺杂N型区与第二重掺杂N型区之间为采样管的沟道区，所述第一重掺杂N型区为被采样管的源区，同时也是采样管的漏区，所述第二重掺杂N型区作为采样管的源区；所述第一重掺杂N型区与第二重掺杂N型区之间的衬底表面具有栅氧化层和覆盖在栅氧化层之上的栅极，形成采样管的栅极结构；所述P阱中的第一重掺杂P型区与第二重掺杂N型区之间的衬底表面具有场氧隔离；/n在所述第一重掺杂N型区与漏区漂移区上方的场氧层之间的衬底表面，具有栅氧化层及覆盖在栅氧化层之上的栅极，形成被采样管的栅极结构，所述栅极还向第三重掺杂N型区延伸一段距离以覆盖部分场氧层；/n所述靠近第三重掺杂N型区的场氧层之上还具有场板，作为被采样管的漏区场板；/n所述P型衬底表面淀积一层介质层，介质层上淀积金属层，所述金属层图案化后形成各个引出电极；所述各电极通过穿通介质层的接触孔与P型衬底中各引出区接触以引出复合管的各电极；/n在俯视平面上，所述的复合管的版图是呈闭环结构，被采样管的源区位于被采样管的栅极和采样管的栅极之间，漏区漂移区上有场板；所述的被采样管的栅极、采样管的栅极以及场板均是平行等距排列，且均各自首尾相接而形成的闭环结构，采样管的栅极位于整个平行封闭结构的最外围，被采样管的源区同时也是采样管的漏区，采样管在电学性能上是等效串接于被采样管的源区，采样管的源区则位于闭环结构的最外围，形成独立引出，所述被采样管的栅极、采样管的栅极以及场板均各自独立引出形成电极，且场板与被采样管的漏区通过金属短接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种集成采样功能的超高压LDMOS复合管，包含一个超高压LDMOS管，以及一个低压CMOS管，其特征在于：
在复合管中，所述低压CMOS管是采样管，所述超高压LDMOS管是被采样管，所述超高压的被采样管的尺寸远大于采样管，所述的采样管是串接于超高压LDMOS管之后，即采样管的漏区同时也是被采样管的源区，被采样管的漏区与采样管的源区分别独立引出；
被采样管的栅极与采样管的栅极各自独立引出；
所述复合管形成于P型衬底中，在P型衬底上形成有一第一N型注入区，在所述N型注入区的一侧具有第三重掺杂N型区，形成所述被采样管的漏区；
所述第一N型注入区中还具有所述被采样管的漏区漂移区，在漏区漂移区的衬底表面具有场氧层，所述场氧层一侧与所述被采样管的漏区相抵靠，另一侧向第一N型注入区的中心方向延伸；
所述被采样管的漏区漂移区中，还具有一P型掺杂层，所述P型掺杂层为位于场氧层下方、漏区漂移区中的水平分布的P型掺杂薄层；
所述第一N型注入区中，与被采样管的漏区相对的另一侧，具有一P型注入区形成的P阱，所述P阱中包括第一重掺杂N型区、第二重掺杂N型区以及第一重掺杂P型区；所述第一重掺杂N型区与第二重掺杂N型区之间为采样管的沟道区，所述第一重掺杂N型区为被采样管的源区，同时也是采样管的漏区，所述第二重掺杂N型区作为采样管的源区；所述第一重掺杂N型区与第二重掺杂N型区之间的衬底表面具有栅氧化层和覆盖在栅氧化层之上的栅极，形成采样管的栅极结构；所述P阱中的第一重掺杂P型区与第二重掺杂N型区之间的衬底表面具有场氧隔离；
在所述第一重掺杂N型区与漏区漂移区上方的场氧层之间的衬底表面，具有栅氧化层及覆盖在栅氧化层之上的栅极，形成被采样管的栅极结构，所述栅极还向第三重掺杂N型区延伸一段距离以覆盖部分场氧层；
所述靠近第三重掺杂N型区的场氧层之上还具有场板，作为被采样管的漏区场板；
所述P型衬底表面淀积一层介质层，介质层上淀积金属层，所述金属层图案化后形成各个引出电极；所述各电极通过穿通介质层的接触孔与P型衬底中各引出区接触以引出复合管的各电极；
在俯视平面上，所述的复合管的版图是呈闭环结构，被采样管的源区位于被采样管的栅极和采样管的栅极之间，漏区漂移区上有场板；所述的被采样管的栅极、采样管的栅极以及场板均是平行等距排列，且均各自首尾相接而形成的闭环结构，采样管的栅极位于整个平行封闭结构的最外围，被采样管的源区同时也是采样管的漏区，采样管在电学性能上是等效串接于被采样管的源区，采样管的源区则位于闭环结构的最外围，形成独立引出，所述被采样管的栅极、采样管的栅极以及场板均各自独立引出形成电极，且场板与被采样管的漏区通过金属短接。


2.如权利要求1所述的集成采样功能的超高压LDMOS复合管，其特征在于：所述呈闭环结构的复合管的版图，其形状为圆环型、椭圆形、马蹄形或者子弹型的各种等效变化形式。


3.如权利要求2所述的集成采样功能的超高压LDMOS复合管，其特征在于：所述的被采样管的栅极、采样管的栅极以及漏区场板为多晶硅材质，或者是金属材质。


4.如权利要求1所述的集成采样功能的超高压LDMOS复合管，其特征在于：所述采样管的栅极是形成与所述被采样管的源区有...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗彬彬，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31