具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管制造技術

本發明專利技術涉及一種具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管，包括襯底、源極、漏極、體區、P型場限環及襯底上的阱區，阱區包括：插入式阱，摻雜類型為P型，設于漏極的下方并與漏極相接；N阱，設于插入式阱的兩側；P阱，設于N阱的旁邊并與N阱連接；P型場限環設于N阱內，為封閉的環狀結構，且位于漏極的下方外圍，將漏極包圍；插入式阱在其長度方向上延伸至與所述P型場限環相接觸的位置，源極和體區設于所述P阱內。本發明專利技術能夠確保交流高頻開關狀態下P型場限環與N阱之間保持穩定的結電容，有助于改善器件的動態特性，避免出現尖峰電流。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體工藝，特別是涉及一種具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管。
技術介紹
采用RESURF(降低表面電場)原理的基本結構由低摻雜的P型襯底和低摻雜的N型外延層組成。在外延層上形成P阱并注入N+、P+，形成一個橫向的P-well/N-epi結和一個縱向的P-sub/N-epi結。由于橫向結兩端有著更高的摻雜濃度，因此擊穿電壓比縱向結更低。RESURF的基本原理是利用橫向結和縱向結的相互作用，使外延層在橫向結達到臨界雪崩擊穿電場前完全耗盡，通過合理優化器件參數使得器件的擊穿發生在縱向結，從而起到降低表面電場的作用。一種改進型RESURF結構是在襯底或外延上形成很淡的N型深阱，形成與P型襯底間的第一次RESURF，之后在N型深阱內部、場氧下方注入形成P型浮空場限環(Floating P-layer,FP)，形成與深阱間的第二次RESURF。這種結構的RESURF滿足一定的高壓、低導通電阻的要求，但專利技術人發現，在幾十KHz～幾百KHz的交流開關應用中，該結構的器件會出現尖峰電流，從而影響了器件及產品的可靠性，同時導通電阻也不能繼續降低。
技術實現思路
為了解決
技術介紹
中提到的在幾十KHz～幾百KHz的交流開關應用中器件不穩定的問題，本專利技術提出一種具有良好的動態特性，即在很高的頻率下仍能保證穩定性的具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管。一種具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管，包括襯底、源極、漏極、體區及襯底上的阱區，所述阱區包括：插入式阱，摻雜類型為P型，設于所述漏極的下方并與漏極和襯底相接；N阱，設于所述插入式阱的外
圍，所述插入式阱的寬度小于漏極的寬度從而使漏極的兩側與所述N阱相接；P阱，設于所述N阱的外圍并與N阱相接；所述橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管還包括P型場限環，所述P型場限環設于所述N阱內，為封閉的環狀結構，且位于所述漏極的下方外圍，將所述漏極包圍；所述插入式阱在其長度方向上延伸至與所述P型場限環相接觸的位置，所述源極和體區設于所述P阱內。在其中一個實施例中，所述阱區包括襯底上的第一阱區和第一阱區上的第二阱區，所述插入式阱包括第一阱區內的第一插入式阱和第二阱區內的第二插入式阱，所述N阱包括第一阱區內的第一N阱和第二阱區內的第二N阱，所述P阱包括第一阱區內的第一P阱和第二阱區內的第二P阱。在其中一個實施例中，所述第一N阱的摻雜濃度低于所述第二N阱的摻雜濃度，所述第一P阱的摻雜濃度低于所述第二P阱的摻雜濃度，所述第一插入式阱的摻雜濃度低于所述第二插入式阱的摻雜濃度。在其中一個實施例中，還包括場氧區和多晶硅結構，所述場氧區設于所述N阱表面，兩塊場氧區結構將所述漏極夾于中間，所述多晶硅結構從所述場氧區表面搭接至所述源極表面。在其中一個實施例中，所述插入式阱的寬度不超過所述漏極的有源區寬度的40％。在其中一個實施例中，所述阱區的摻雜濃度低于所述漏極的摻雜濃度。在其中一個實施例中，所述襯底為P摻雜襯底，所述漏極為N摻雜漏極，所述源極為N摻雜源極，所述體區為P摻雜體區。上述具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管，P型的插入式阱在漏極下方向外渡過漏極和N阱，與漂移區中的P型場限環相連，使P型場限環接到襯底電位，從而使得P型場限環解除了懸空的狀態，確保交流高頻開關狀態下P型場限環與N阱之間能保持穩定的結電容，有助于改善器件的動態特性，避免出現尖峰電流。且由于設置了插入式阱，形成了triple RESURF結構，有助于提高N阱的摻雜濃度，并降低器件的導通電阻，并且有助于改善器件的擊穿特性。附圖說明通過附圖中所示的本專利技術的優選實施例的更具體說明，本專利技術的上述及其它目的、特征和優勢將變得更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分，且并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本專利技術的主旨。圖1是一實施例中具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管的結構示意圖；圖2是圖1所示實施例中有源區的俯視圖；圖3是沿圖2中A-A’線的剖視圖；圖4是沿圖2中B-B’線的剖視圖；圖5是另一實施例中具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管的結構示意圖。具體實施方式為了便于理解本專利技術，下面將參照相關附圖對本專利技術進行更全面的描述。附圖中給出了本專利技術的首選實施例。但是，本專利技術可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本專利技術的公開內容更加透徹全面。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本專利技術的
的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本專利技術的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本專利技術。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。專利技術人經試驗和研究認為，
技術介紹
中所述設置了P型浮空場限環的RESURF結構LDMOS出現尖峰電流的原因是，由于FP懸空，無法保證每一個開關周期內P型浮空場限環和N型深阱之間形成穩定的結電容，以至于反向恢復的少子電流疊加到下一個周期的開態電流中而出現尖峰電流。本專利技術提供一種具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管，包括襯底、源極、漏極、體區、P型場限環及襯底上的阱區。阱區具體包括N
阱、P阱及插入N阱中的插入式阱。其中插入式阱的摻雜類型為P型，設于漏極的下方并與漏極和襯底相接。N阱設于插入式阱的外圍，為了使漏極的兩側與下方的N阱相接，插入式阱的寬度應小于漏極的寬度，由于插入式阱為長條形，其寬度指短邊邊長，長度指長邊邊長。P阱設于N阱的外圍并與N阱相接，源極和體區設于所述P阱內。P型場限環設于N阱內，為封閉的環狀結構。封閉的環狀結構指首尾相連的封閉條狀結構，包括橢圓環、圓環、跑道形環(即田徑場的跑道形狀，矩形的兩端各連接一個半圓然后取其外圈得到的形狀)、方形環等。且P型場限環位于漏極的下方外圍，將漏極包圍，也就是將P型場限環和N阱投影于漏極所在平面后，漏極、N阱、P型場限環三者在平面上的關系為：漏極的外圍被N阱包覆，P型場限環形成的環將漏極包圍并在有源區表面將N阱截斷。由于器件結構決定了插入式阱在寬度方向上無法與P型場限環相接觸，因此將插入式阱在長度方向上延伸至與P型場限環相接觸的位置。圖1是一實施例中具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管(LDMOS)的結構示意圖，其為左右對稱結構，包括襯底110，襯底上的阱區，漏極140，源極150，體區160，場氧區170、多晶硅結構180以及P型場限環135。其中，襯底為P型摻雜，漏極140為N型摻雜，源極150為N型摻雜，體區160為P型摻雜。阱區包括P型摻雜的插入式阱122、作為漂移區的N阱124以及作為溝道區的P阱126。場氧區170設于N阱124表面，兩塊場氧區170結構將漏極140夾于中間，多晶硅結構180由多晶硅柵和搭場部分組成，從場氧區170表面搭接至源極150表面。請參照圖2～圖4，圖2是圖1所示實施例中有源區的俯視圖，圖3是沿圖2中A-A’線的剖視圖，圖4是沿圖2中B-B’線的剖視圖。如圖2所示，在該實施例中，P型場限135為跑道形環裝結構，插入式阱122在X軸方向本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管，包括襯底、源極、漏極、體區及襯底上的阱區，其特征在于，所述阱區包括：插入式阱，摻雜類型為P型，設于所述漏極的下方并與漏極和襯底相接；N阱，設于所述插入式阱的外圍，所述插入式阱的寬度小于漏極的寬度從而使漏極的兩側與所述N阱相接；P阱，設于所述N阱的外圍并與N阱相接；所述橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管還包括P型場限環，所述P型場限環設于所述N阱內，為封閉的環狀結構，且位于所述漏極的下方外圍，將所述漏極包圍；所述插入式阱在其長度方向上延伸至與所述P型場限環相接觸的位置，所述源極和體區設于所述P阱內。

【技術特征摘要】
1.一種具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管，包括襯底、源極、漏極、體區及襯底上的阱區，其特征在于，所述阱區包括：插入式阱，摻雜類型為P型，設于所述漏極的下方并與漏極和襯底相接；N阱，設于所述插入式阱的外圍，所述插入式阱的寬度小于漏極的寬度從而使漏極的兩側與所述N阱相接；P阱，設于所述N阱的外圍并與N阱相接；所述橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管還包括P型場限環，所述P型場限環設于所述N阱內，為封閉的環狀結構，且位于所述漏極的下方外圍，將所述漏極包圍；所述插入式阱在其長度方向上延伸至與所述P型場限環相接觸的位置，所述源極和體區設于所述P阱內。2.根據權利要求1所述的具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管，其特征在于，所述阱區包括襯底上的第一阱區和第一阱區上的第二阱區，所述插入式阱包括第一阱區內的第一插入式阱和第二阱區內的第二插入式阱，所述N阱包括第一阱區內的第一N阱和第二阱區內的第二N阱，所述P阱包括第一阱區內的第一P阱和第二阱區內的第二P阱。3.根據權利要求2所述的具RESURF結構的橫向擴散金屬氧化...

【專利技術屬性】
技術研發人員：祁樹坤，張廣勝，孫貴鵬，張森，
申請(專利權)人：無錫華潤上華半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32