本发明专利技术是有关于一种高电压ＬＤＭＯＳ晶体管，包括位于一Ｎ型阱的一扩展漏极区中的一Ｐ型场区和多个分离的Ｐ型场区。Ｐ型场区和分离的Ｐ型场区在Ｎ型阱中形成接面场，其中一漂移区在击穿发生前被完全空乏。因此，获得较高击穿电压并且允许Ｎ型阱可具有较高掺杂密度。较高的掺杂密度能够有效减小ＬＤＭＯＳ晶体管的接通电阻。此外，在源极扩散区之下生成的Ｎ型阱部分为源极区提供一低阻抗路径，其限制了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】
本专利技术涉及半导体装置，且尤其涉及一种横向功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。
技术介绍
用于集成具有控制电路系统的电源开关的单片工艺已成为电源IC领域发展的主要趋势。目前，LDMOS(横向双扩散金属氧化物半导体，lateraldouble diffusion MOS)工艺尤其被应用于制造单片IC。LDMOS工艺涉及在半导体衬底的表面上执行平面扩散以形成定向于横向方向上的主要电流路径。由于使用典型IC工艺制造横向MOSFET，因此可将控制电路和横向功率MOSFET集成到单片电源IC上。图1展示一电源变换器的方块图。变压器200为单片电源IC500的负载。使用具有一漏极10、一源极20以及一多晶硅栅极40的LDMOS晶体管100来开关变压器200。利用电阻器400来感测LDMOS晶体管100的切换电流Is以便进行功率控制。控制器300生成一控制信号以驱动LDMOS晶体管100进行功率变换。为了降低成本和优化切换性能，在同一衬底上建构控制器300和LDMOS晶体管100。采用了使用低厚度EPI或N型阱的减小表面电场(RESURF)技术的LDMOS工艺能够获得具有高击穿电压与低接通电阻。近来，在下列文献中已经提出了高电压LDMOS晶体管的发展Klas H.Eklund的美国专利第4,811,075号，题为″High Voltage MOS Transistors″；Vladimir Rumennik和Robert W.Busse的美国专利第5,258,636号，题为″Narrow Radius Tips for High Voltage Semiconductor Devices withInterdigitated Source and Drain Electrodes″；但是，这些现有技术的缺点是前述LDMOS晶体管具有较高的接通电阻。举例而言，在以下文献中提出了高电压和低接通电阻LDMOS晶体管Klas H.Eklind的美国专利第5,313,082号，题为″High Voltage MOS Transistor with a LowOn-Resistance″；Gen Tada、Akio Kitamura、Masaru Saito以及NaotoFujishima的美国专利第6,525,390 B2号，题为″MIS Semiconductor Devicewith Low On Resistance and High Breakdown Voltage″；VladimirRumennik、Donald R.Disney以及Janardhanan S.Ajit的美国专利第6,570,219 B1号，题为″High-voltage Transistor with Multi-layerConductor Region″；Masaaki Noda的美国专利第6,617,652 B2号，题为″High Breakdown Voltage Semiconductor Device″。尽管能够制造高电压和低接通电阻LDMOS晶体管，但是制造工艺的复杂性增加了制造成本和/或降低了产品良率(production yield)。这些所提出的晶体管的另一个缺点是非隔离(none-isolated)源极结构。非隔离晶体管电流可在衬底上流动。这可能会在控制电路300中生成噪声干扰。还有，LDMOS晶体管100的切换电流Is可能生成地弹跳(ground bounce)从而干扰控制电路300。还有，只有经过隔离的LDMOS晶体管才能限制电流(current flow)。因此，能够通过电阻器400精确测量切换电流Is。为了解决这些问题，本专利技术提出一种LDMOS结构以在单片集成电路上获得高击穿电压、低接通电阻及隔离结构的晶体管。
技术实现思路
根据本专利技术的一种隔离高电压LDMOS晶体管包括一P型衬底。LDMOS晶体管还包括一第一扩散区以及一第二扩散区，其具有N型导电离子以在P型衬底中形成一N型阱。第一扩散区还包括一扩展漏极区。具有N+型导电离子的漏极扩散区形成一漏极区。该漏极区形成于该扩展漏极区中。含有P型导电离子的第三扩散区形成位于该扩展漏极区中的一P型场区和多个分离的P型场区。分离的P型场区比P型场区更接近漏极区。具有N+型导电离子的一源极扩散区形成一源极区。含有P+型导电离子的一接触扩散区形成一接触区。含有P型导电型离子的第四扩散区形成隔离的P型阱以防止击穿。位于第二扩散区的隔离P型阱包围起源极区和接触区。位于N型阱的扩展漏极区中的P型场区和分离的P型场区在N型阱中形成接面场以空乏一漂移区。因而，一通道延伸穿过N型阱形成于源极区与漏极区之间。分离的P型场区减低了通道的接通电阻。将一多晶硅栅极安置在通道之上以控制流入通道的电流。此外，由第二扩散区生成的该N型阱的部分为源极区提供一低阻抗路径以限制流入漏极区与源极区之间的电流。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。包括附图以提供对本专利技术进一步的理解，且作为说明书的一部分。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明图1展示一电源变换器的示意性方块图。图2展示根据本专利技术优选实施例的LDMOS晶体管的横截面图。图3展示图2所示的LDMOS晶体管的顶视图。图4展示在650V电压施加到根据本专利技术优选实施例的LDMOS晶体管的漏极区时的电场分布。具体实施例方式图2展示一LDMOS晶体管100的横截面图。LDMOS晶体管100包括一P型衬底90。LDMOS晶体管100还包括一第一扩散区33以及一第二扩散区37，其含有N型导电离子以在P型衬底90中形成一N型阱30。第一扩散区33还包括一扩展漏极区50。由第一扩散区33在N型阱30中形成的具有N+型导电离子的漏极扩散区53在扩展漏极区50中产生一漏极区52。含有P型导电离子的第三扩散区在扩展漏极区50中形成一P型场区60、多个分离的P型场区61和62。分离的P型场区61和62比P型场区60更接近漏极区52。由第二扩散区37在N型阱30中形成的具有N+型导电离子的源极扩散区55产生一源极区56。由第二扩散区37在N型阱30中形成的含有P+型导电离子的接触扩散区57产生一接触区58。由第二扩散区37在N型阱30中形成的含有P型导电离子的第四扩散区67产生一隔离P型阱65以防止击穿。隔离P型阱65包围起源极区56和接触区58。P型场区60、分离的P型场区61和62在N型阱30中形成接面场以空乏一漂移区。一通道延伸穿过N型阱30形成于源极区56与漏极区52之间。分离的P型场区61和62还能够减低该通道的接通电阻。在P型衬底90上形成一薄栅氧化层81和一厚场氧化层87。在薄栅氧化层81和厚场氧化层87的部分上设置一多晶硅栅极40以控制流入该通道的电流。在漏极扩散区53与厚场氧化层87之间形成一漏极间隙71以在漏极扩散区53与场氧化层87之间保持一间隔。在厚场氧化层87与隔离P型阱65之间形成一源极间隙72以在厚场氧化层87与隔离P型阱65之间保持一间隔。适当放置漏极间隙71与源极间隙72能有效增加LDMOS晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种晶体管，其特征在于其包括：一Ｐ型衬底；形成于所述Ｐ型衬底中的一第一扩散区以及一第二扩散区；其中含有Ｎ型导电离子的所述第一扩散区和所述第二扩散区在所述Ｐ型衬底中形成一Ｎ型阱；其中所述第一扩散区包括一扩展漏极区；一含 有Ｎ＋型导电离子的漏极扩散区，在所述扩展漏极区中形成一漏极区；一含有Ｐ型导电离子的第三扩散区，包括形成于所述扩展漏极区中的一Ｐ型场区和多个分离的Ｐ型场区；其中所述分离的Ｐ型场区与所述Ｐ型场区相比更接近所述漏极区，且其中所述Ｐ型场区和 所述分离的Ｐ型场区生成一接面场；一具有Ｎ＋型导电离子的源极扩散区，在由所述第二扩散区形成的所述Ｎ型阱中形成一源极；一通道，形成于所述源极区与所述漏极区之间；一多晶硅栅极，形成于所述通道之上以控制所述通道流动的电流； 一含有Ｐ＋型导电离子的接触扩散区，在由所述第二扩散区形成的所述Ｎ型阱中形成一接触区；和一含有Ｐ型导电离子的第四扩散区，在由所述第二扩散区形成的所述Ｎ型阱中形成一隔离Ｐ型阱以防止击穿，其中所述隔离Ｐ型阱封闭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 10/786,7031.一种晶体管，其特征在于其包括一P型衬底；形成于所述P型衬底中的一第一扩散区以及一第二扩散区；其中含有N型导电离子的所述第一扩散区和所述第二扩散区在所述P型衬底中形成一N型阱；其中所述第一扩散区包括一扩展漏极区；一含有N+型导电离子的漏极扩散区，在所述扩展漏极区中形成一漏极区；一含有P型导电离子的第三扩散区，包括形成于所述扩展漏极区中的一P型场区和多个分离的P型场区；其中所述分离的P型场区与所述P型场区相比更接近所述漏极区，且其中所述P型场区和所述分离的P型场区生成一接面场；一具有N+型导电离子的源极扩散区，在由所述第二扩散区形成的所述N型阱中形成一源极；一通道，形成于所述源极区与所述漏极区之间；一多晶硅栅极，形成于所述通道之上以控制所述通道流动的电流；一含有P+型导电离子的接触扩散区，在由所述第二扩散区形成的所述N型阱中形成一接触区；和一含有P型导电离子的第四扩散区，在由所述第二扩散区形成的所述N型阱中形成一隔离P型阱以防止击穿，其中所述隔离P型阱封闭所述源极区和所述接触区...
【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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