具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管制造技术

本发明专利技术涉及一种具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管，包括衬底，栅极，源极，漏极，体区，源极和漏极之间的场氧区，以及衬底上的第一、第二阱区，所述栅极下方的第二阱区内设有多个栅极掺杂区，所述栅极的多晶硅栅为多段式结构，各段之间相互分离，各个所述栅极掺杂区设于各段多晶硅栅之间的空隙下方，每个所述栅极掺杂区均与其两侧的两段多晶硅栅中靠源极方向的一段电性连接。本发明专利技术沟道电子的数量得到了增加，且电子在从源极流向漏极的过程中被多次加速，相当于提高了沟道电场和沟道电流，因此沟道电阻得到降低，从而降低了导通电阻。

【技术实现步骤摘要】
具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管
本专利技术涉及半导体工艺，特别是涉及一种具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管。
技术介绍
采用RESURF(降低表面电场)原理的基本结构由低掺杂的P型衬底和低掺杂的N型外延层组成。在外延层上形成P阱并注入N+、P+，形成一个横向的P-well/N-epi结和一个纵向的P-sub/N-epi结。由于横向结两端有着更高的掺杂浓度，因此击穿电压比纵向结更低。RESURF的基本原理是利用横向结和纵向结的相互作用，使外延层在横向结达到临界雪崩击穿电场前完全耗尽，通过合理优化器件参数使得器件的击穿发生在纵向结，从而起到降低表面电场的作用。传统RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管(LDMOSFET)要改善导通电阻Rsp，主要通过调整漂移区的杂质浓度，同时满足RESURF要求。但由于掺杂浓度与关态击穿是呈现反比关系，仅通过改善漂移区电阻Rdr来改善导通电阻有其局限性。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种导通电阻较低的具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管。一种具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管，包括衬底，栅极，源极，漏极，体区，源极和漏极之间的场氧区，以及衬底上的第一、第二阱区，其中第一阱区为第一导电类型，第二阱区为第二导电类型，第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型，所述源极和体区设于所述第二阱区内，所述漏极设于所述第一阱区内；所述栅极下方的第二阱区内设有多个第一导电类型的栅极掺杂区，所述栅极的多晶硅栅为多段式结构，各段之间相互分离，各个所述栅极掺杂区设于各段多晶硅栅之间的空隙下方，每个所述栅极掺杂区均与其两侧的两段多晶硅栅中靠源极方向的一段多晶硅栅电性连接。在其中一个实施例中，所述栅极中的一段多晶硅栅延伸至所述场氧区上。在其中一个实施例中，还包括金属连线层，每个所述栅极掺杂区是通过所述金属连线层与多晶硅栅电性连接。在其中一个实施例中，各相邻的两段多晶硅栅在垂直于源极和漏极之间的沟道电流的方向上也设置有多个栅极掺杂区。在其中一个实施例中，源极和漏极之间的沟道电流的方向上相邻的栅极掺杂区的间距不大于0.8微米。在其中一个实施例中，在源极和漏极之间的沟道电流的方向上设置有3～5组所述栅极掺杂区，每组包括至少一个栅极掺杂区。在其中一个实施例中，每组栅极掺杂区包括多个，每组中的各栅极掺杂区的排列方向为垂直于源极和漏极之间的沟道电流的方向。在其中一个实施例中，每个栅极掺杂区的宽度为1～2.5微米。在其中一个实施例中，各栅极掺杂区峰值浓度为1.0～2.0E17/cm3。在其中一个实施例中，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。上述具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管，沟道电子的数量增加，且电子在从源极流向漏极的过程中被多次加速，相当于提高了沟道电场和沟道电流，因此沟道电阻得到降低，从而降低了导通电阻。同时，由于沟道电阻的降低有助于提高漂移区的优化空间，漂移区的浓度可以进一步降低，从而改善了器件的耐压(击穿电压)，或者可以在保持耐压不变的前提下进一步缩短漂移区长度，从而降低成本。附图说明通过附图中所示的本专利技术的优选实施例的更具体说明，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1是一实施例中具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图；图2是一实施例中器件的俯视角度局部示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的半导体领域词汇为本领域技术人员常用的技术词汇，例如对于P型和N型杂质，为区分掺杂浓度，简易的将P+型代表重掺杂浓度的P型，P型代表中掺杂浓度的P型，P-型代表轻掺杂浓度的P型，N+型代表重掺杂浓度的N型，N型代表中掺杂浓度的N型，N-型代表轻掺杂浓度的N型。本专利技术提供一种具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管，该LDMOSFET的新结构能够使得其具有较低的导通电阻。该LDMOSFET包括衬底，栅极，源极，漏极，体区，源极和漏极之间的场氧区，以及衬底上的第一、第二阱区。其中第一阱区为第一导电类型，第二阱区为第二导电类型，在本实施例中第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；在其他实施例中也可以是第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。源极和体区设于第二阱区内，漏极设于第一阱区内。栅极下方的第二阱区内设有多个第一导电类型的栅极掺杂区，本专利技术中栅极的多晶硅栅为多段式结构，各段之间相互分离，各个栅极掺杂区设于各段多晶硅栅之间的空隙下方，每个栅极掺杂区均与其两侧的两段多晶硅栅中靠源极方向的一段电性连接(可以是直接接触，也可以通过金属连线层连接)，使得各栅极掺杂区的电位均与栅极相等。图1是一实施例中具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图，包括P型的衬底110，N阱122，P阱124，P阱124内的N+源极150和P+体区160，N阱122内的N+漏极140，P阱124内的栅极掺杂区184，源极150和漏极140之间的场氧区170。多晶硅栅182为多段式结构，最靠近漏极140的一段多晶硅栅182延伸至场氧区170上，作为多晶场板；最靠近源极150的一段多晶硅栅182一端延伸至源极150上。上述具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管，在开态时，电子由源极150注入进栅极下方的沟道中(图1中最左边的一段多晶硅栅182下方的子沟道)，由于栅极和源极150之间的电位差，形成高电场加速沟道电子，使之进入图1中最左边的一个栅极掺杂区184。之后电子继续向漏极140运动，进入第二个子沟道(图1中左起第二段多晶硅栅182下方的沟道)，同样被该沟道右侧的栅极掺杂区184加速。以此类推，电子在从源极150向漏极130运动的过程中，在相邻的两个栅极掺杂区184间被连续加速。相比于传统结构，上述LDMOSFET沟道电子的数量增加，且电子在从源极流向漏极的过程中被多次加速，相当于提高了沟道电场和沟道电流，因此沟道电阻得到降低，从而降低了导通电阻。同时，沟道电阻的降低有助于提高漂移区的优化空间，漂移区的浓度可以进一步降低，从而改善了器件的耐压(击穿电压)，或者可以在保持耐压不变的前提下进一步缩短漂移区长度，从而降低器件成本。本专利技术的LDMOSFET还包括金属连线层。在图1所示实施例中，各个栅极掺杂区184上方、各段多晶硅栅182之间的空隙中设有金属电极以形成金属连线层，每个栅极掺杂区184是通过金属连线层(图1中未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管，包括衬底，栅极，源极，漏极，体区，源极和漏极之间的场氧区，以及衬底上的第一、第二阱区，其中第一阱区为第一导电类型，第二阱区为第二导电类型，第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型，所述源极和体区设于所述第二阱区内，所述漏极设于所述第一阱区内；其特征在于，所述栅极下方的第二阱区内设有多个第一导电类型的栅极掺杂区，所述栅极的多晶硅栅为多段式结构，各段之间相互分离，各个所述栅极掺杂区设于各段多晶硅栅之间的空隙下方，每个所述栅极掺杂区均与其两侧的两段多晶硅栅中靠源极方向的一段多晶硅栅电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管，包括衬底，栅极，源极，漏极，体区，源极和漏极之间的场氧区，以及衬底上的第一、第二阱区，其中第一阱区为第一导电类型，第二阱区为第二导电类型，第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型，所述源极和体区设于所述第二阱区内，所述漏极设于所述第一阱区内；其特征在于，所述栅极下方的第二阱区内设有多个第一导电类型的栅极掺杂区，所述栅极的多晶硅栅为多段式结构，各段之间相互分离，各个所述栅极掺杂区设于各段多晶硅栅之间的空隙下方，每个所述栅极掺杂区均与其两侧的两段多晶硅栅中靠源极方向的一段多晶硅栅电性连接。2.根据权利要求1所述的具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于，所述栅极中的一段多晶硅栅延伸至所述场氧区上。3.根据权利要求1所述的具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于，还包括金属连线层，每个所述栅极掺杂区是通过所述金属连线层与多晶硅栅电性连接。4.根据权利要求1所述的具有RESURF结构的横向扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于，各相邻的两段多晶硅栅在垂直于源极和漏极之间的沟...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁树坤，孙贵鹏，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32