依据本发明专利技术的高压横向扩散金属氧化物半导体晶体管包括在一Ｎ型井区的一扩展漏极区中的多个Ｐ型场块，所述多个Ｐ型场块在所述Ｎ型井区中形成接面场，以均化介于漏极区域与源极区域间的寄生电容的电容值，并在击穿发生前完全耗尽漂移区。因而允许Ｎ型井区可具有较高的掺杂浓度与达到较高的击穿电压，较高的掺杂浓度可降低晶体管的导通电阻，此外，产生于源级扩散区下方的Ｎ型井区部份为源极区域产生一低阻抗路径，因而限制了流动于漏极区与源极区之间的晶体管电流。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
该专利技术涉及的是半导体器件，特别是横向功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
技术介绍
在电源集成电路(power IC)开发领域中，将电源开关与控制电路集成而发展单芯片工艺是主要趋势。特别是，横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)工艺正广泛应用在制造单片集成电路上。横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)工艺涉及在半导体衬底的表面上进行平面扩散，从而形成横向的主电流通道。横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)工艺使用了带有薄型晶膜(EPI)或者N型井区的减小表面电场的(RESURF)技术，可以实现低导通电阻下的高压。在近来的发展中，很多高压横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管由下列专利公告提出，其中有KLAS H.EKLUND的专利技术专利，在美国的专利号为4,811,075，专利名称为“High Voltage MOS Transistors”；还有VLADIMIR RUMENNIK和ROBERT W.BUSSE的专利技术专利，其美国专利号为5,258,636，专利名称为“Narrow Radius Tips for High VoltageSemiconductor Devices with Interdigitated Source and DrainElectrodes”。然而，这些先前的技术存在的缺点是所述横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管具有较高的导通电阻。因此，KLAS H.EKLIND提出了高压低导通电阻横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管，美国专利号为5,313,082，专利名为“High Voltage MOS Transistor with a LowOn-Resistance”；还有GEN TADA，AKIO KITAMURA，MASARU SAITO和NAOTOFUJISHIMA的专利，美国专利号为6,525,390 B2，其专利名为“MISSemiconductor Device with Low On-Resistance and High BreakdownVoltage”；以及VLADIMIR RUMENNIK，DONALD R.DISNEY和JANARDHANANS.AJIT的专利，美国专利号是6,570,219 B1，专利名为“High-VoltageTransistor with Multi-layer Conductor Region”；还有MASAAKI NODA的专利，专利号为6,617,652 B2，专利名为“High Breakdown VoltageSemiconductor Device”。虽然，可以生产高压和低导通电阻的横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管，但是其生产工艺的复杂性增加了生产成本，并且/或者降低了生产良率。这些被提出的晶体管的另一个缺点是其非隔离(none-isolated)源极结构。该非隔离晶体管电流可以在衬底上到处流动，这就可能在控制电路中产生噪音干扰。除此以外，横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管的电流会产生一个接地反弹，对控制信号产生干扰。为了解决这个问题，本专利技术提出了一种横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)结构来为单片集成(monolithic integration)实现高击穿电压、低导通电阻和隔离的晶体管。
技术实现思路
根据本专利技术，一个高压横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管包括了一P型衬底。包含N型导电离子的一第一扩散区和一第二扩散区，在P型衬底内形成了一N型井区。第一扩散区进一步形成一扩展漏极区。含有N+型导电离子的一漏极扩散区在扩展漏极区形成一漏极区。包含P型导电离子的一第三扩散区，在扩展漏极区形成分离的多个P型场块。P型场块具有不同的大小。最小的P型场块最靠近漏极区。具有N+型导电离子的源极扩散区，在由第二扩散区构成的N型井区内形成一源极区。具有P+型导电离子的一接触扩散区，在由第二扩散区形成的N型井区内形成一接触区。具有P型导电离子的一第四扩散区，在由第二扩散区构成的N型井区内形成一隔离的P型井区，以防止击穿。位于第二扩散区之内的隔离P型井区包围源极区和接触区。最大的P型场块位于离源极区最近的地方。位于扩展漏极区的多个P型场块在N型井区内构成接面场(junction field)，以耗尽漂移区、并且用以均化在漏极区和源极区之间的寄生电容器的电容量。一通道形成并贯穿N型井区的源极区和漏极区之间。分离的多个P型场块能进一步地改善该通道的导通电阻。在通道的区段之上形成了一个多晶硅栅极电极来控制通道内的电流流通。另外，由第二扩散区所产生的N型井区部分为源极区提供了一个低阻抗路径，因而限制了位于漏极区和源极区中间的电流的流通。值得一提的是，不管是以上的概述、还是以下的详细介绍都是例证性质的，其目的是对所声明的专利技术作出进一步的解释。参照以下的描述和图式，可使更多的专利技术目的和优点变得清晰明了。附图说明本专利技术包含附图以便提供对本专利技术的进一步理解，且前述附图并入本说明书中并组成本说明书的一部分。附图说明本专利技术的实施例，并与描述内容一起用来解释本专利技术的原理。图1表示本专利技术的一实施例的一种带有寄生电容器的横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管。图2是本专利技术的一实施例的一种横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管的剖面图。图3表示图2所示的本专利技术的横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管的顶视图。具体实施例方式实现晶体管高击穿电压的传统方法是将漏极到源极通道内的电位势中的电位差进行分离。然而，掺杂浓度的变化可能导致极低的生产良率。为了得到更高的击穿电压以及增加晶体管的生产良率，本专利技术进一步将晶体管的寄生电容器作为参数来改进晶体管的结构和设计，在其中，寄生电容器的电容量是均化的。图1表示具有一漏极电极10、一源极电极20、以及一多晶硅栅极电极40的一横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管100。在漏极电极10和多晶硅栅极电极40之间具有串联的寄生电容器101、102、103和104。在漏极电极10和源极电极20之间具有串联的寄生电容器105、106、107、108和109。当高压施加于漏极和源极上时，高压将被分配到这些寄生电容器105到109上面。如果寄生电容器的电容量是平均分布的，电压就将平均分配，所以就可以得到更高的击穿电压。为了实现均化的电容量，晶体管的介电性质和几何构造必须适当地加以控制。图2是根据本专利技术的一种横向扩散金属氧化物半导体晶体管100的剖面图，所述横向扩散金属氧化物半导体晶体管100包含了一个P型衬底90。所述横向扩散金属氧化物半导体晶体管100还包含了含有N型导电离子的一第一扩散区33以及一第二扩散区37，以便在P型衬底90中形成一个N型井区30。第一扩散区33包括一扩展漏极区50。包含N+型导电离子的一漏极扩散区53在扩展漏极区50形成一漏极区52。包含P型导电离子的一第三扩散区在扩展漏极区50形成了多个P型场块60、61、62和63。P型场块60、61、62和63具有不同的尺寸。P型场块60的尺寸比P型场块61、62和63要大。在较佳的实施例中，这些P型场块的大小次序为60＞61＞62＞63。P型场块63离漏极区52最近本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种晶体管，其特征在于包括：一Ｐ型衬底；形成于所述Ｐ型衬底中包含有Ｎ型导电离子的一第一扩散区和一第二扩散区，其中，所述的第一扩散区包含了一扩展漏极区；包含Ｎ＋型导电离子的一漏极扩散区，在所述的扩展漏极区内形成一个漏极 区；多个在所述扩展漏极区形成的Ｐ型场块；其中所述的Ｐ型场块具有不同的大小尺寸；其中最小的Ｐ型场块离所述漏极区最近；其中所述的Ｐ型场块用于产生接面场；具有Ｎ＋导电离子的源极扩散区，在由所述第二扩散区构成的所述Ｎ型井区内形成一源 极区，其中最大的Ｐ型场块离所述源极区最近；在所述漏极区和所述源极区之间形成的一通道；一多晶硅栅极电极，形成在所述通道上方，用以控制在所述通道中电流的流通；包含Ｐ＋型导电离子的一接触扩散区，在由所述第二扩散区形成的所述 Ｎ型井区内形成一接触区；以及在由所述第二扩散区形成的所述Ｎ型井区中形成一隔离Ｐ型井区，以防击穿；其中在所述第二扩散区中形成的所述隔离Ｐ型井区包围所述源极区和所述接触区。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-2-24 10/786,7011.一种晶体管，其特征在于包括一P型衬底；形成于所述P型衬底中包含有N型导电离子的一第一扩散区和一第二扩散区，其中，所述的第一扩散区包含了一扩展漏极区；包含N+型导电离子的一漏极扩散区，在所述的扩展漏极区内形成一个漏极区；多个在所述扩展漏极区形成的P型场块；其中所述的P型场块具有不同的大小尺寸；其中最小的P型场块离所述漏极区最近；其中所述的P型场块用于产生接面场；具有N+导电离子的源极扩散区，在由所述第二扩散区构成的所述N型井区内形成一源极区，其中最大的P型场块离所述源极区最近；在所述漏极区和所述源极区之间形成的一通道；一多晶硅栅极电极，形成在所述通道上方，用以控制在所述通道中电流的流通；包含P+型导电离子的一接触扩散区，在由所述第二扩散区形成的所述N型井区内形成一接触区；以及在由所述第二扩散区形成的所述N型井区中形成一隔离P型井区，以防击穿；其中在所述第二扩散区中形成的所述隔离P型井区包围所述源极区和所述接触区。2.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于其中由所述第二扩散区形成的所述N型井区为所述源极区提供了一低阻抗路径，并且限制了在所述漏极区和所述源极区间的电流流通。3.如权利要求1所述的晶体管，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄志丰，杨大勇，林振宇，简铎欣，
申请(专利权)人：崇贸科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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