提高高压LDMOS器件击穿电压的结构制造技术

本发明专利技术公开了一种提高高压LDMOS器件击穿电压的结构，所述LDMOS器件的硅衬底上形成由深阱构成的漂移区；深阱中形成有场氧化层，场氧化层下方形成有一埋层，靠近漏区的一侧场氧化层上形成有漏区多晶场板，另一侧形成有栅极多晶场板；硅衬底中形成一阱区，阱区内形成由第一掺杂区组成的源区，深阱中形成由第二掺杂区组成的漏区；第一掺杂区通过源区金属场板引出源极，漏区通过漏区金属场板与漏区多晶场板相连；源区金属场板与漏区金属场板之间形成有栅极金属场板；漂移区上方还形成有至少一条场板。本发明专利技术可以改变电场分布，提高漂移区的电场强度，同时对源漏两端的电场强度影响较小，使器件的整个电场积分面积增大，有效地提高了高压LDMOS器件的耐压水平。

【技术实现步骤摘要】
提高高压LDMOS器件击穿电压的结构
本专利技术涉及半导体器件结构，具体属于提高超高压LDMOS器件击穿电压的结构及方法。
技术介绍
LDMOS器件，如图1所示，包括P型硅衬底1，在硅衬底I上形成N型深阱2，该N型深阱2构成漂移区；深阱2中形成有场氧化层4，场氧化层4下方形成有P+埋层5，该埋层5与场氧化层4纵向不接触。靠近漏区的一侧场氧化层4上形成有漏区多晶场板7，另一侧场氧化层4上形成有栅极多晶场板6。硅衬底I中形成有P型阱区3，阱区3由P+的第三掺杂区13引出，源端由N+的第一掺杂区8形成，第一掺杂区8和第三掺杂区13横向相连形成源区，N型深阱2中形成由N+第二掺杂区9组成的漏区。第一掺杂区8和第三掺杂区13通过源区金属场板11引出源极，第二掺杂区9通过漏区金属场板10与漏区多晶场板7相连；源区金属场板11与漏区金属场板10之间形成有栅极金属场板12。在高压(漏端电压大于20V)甚至是超高压(漏端电压大于400V)的LDMOS器件中，为了提高器件的击穿电压，通常在沟道区部分形成一个较长的漂移区，当漏端加电压时，漂移区将会完全耗尽，成为一个空间电荷区，该区域将呈现高阻状态，从而起到一个耐压的作用。然而，漂移区的浓度不能太高，如果太高，耗尽展开不会太宽，空间电荷区较小，导致纵向在漏端加入高电压时容易发生击穿，所以为了保证有一定的耐压，需要较淡的漂移区浓度。但是，当漂移区的浓度太低时，漂移区部分的导通电阻将会变大，整个器件的导通电阻也将增大，器件本身的功耗会变大，能量转化效率降低。为了解决这一矛盾，特别是针对高压LDMOS器件，往往在漂移区中形成一个与漂移区浓度相反的埋层，这个埋层可以与漂移区进行耗尽，使漂移区的浓度提高，同时又不会降低击穿电压，这种技术可以平衡耐压与导通电阻之间的矛盾，通常称为降低表面电场技术(Reduced Surface Field，简称RESURF)。此外，场板技术也是一种常用于提高器件耐压的技术，通常在漏极加入一多晶场板7和金属场板10，多晶场板7通过金属场板10直接与漏极电压连接，同时在靠近栅极会采用多晶场板6和金属场板12。这种场板效应使LDMOS器件具有类似MOS电容结构，能够进行分压，从而降低器件的峰值电场，使器件的击穿电压能够提高。然而，在场板的边缘部分，由于电力线比较集中，会有一个电场峰值，与此相比，漂移区上面的大部分区域则没有任何场板，电场强度就较低，导致最终器件的峰值电场在漏极和源极高，中间低。众所周知，电场下面的面积积分为器件的耐压，所以器件的耐压仍然有限。以高压NLDMOS器件为例，器件结构如图1所示，电场的仿真结果如图2所示。在图2中仿真中，将漏端做成了相对于源端两边称的结构，即中间为源端，两边为漏端，从仿真结果看，在漏源两端之间的漂移区电场强度比源漏两端低，其电场下面的面积积分区域即耐压强度有限。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种提高高压LDMOS器件击穿电压的结构及方法，可以改变器件的电场分布，提高器件漂移区的电场强度以及器件的耐压水平。为解决上述技术问题，本专利技术的提高高压LDMOS器件击穿电压的结构，所述LDMOS器件包括具有第一导电类型的硅衬底，在硅衬底上形成一具有与第一导电类型相反的第二导电类型的深阱，所述深阱构成漂移区；深阱中形成有场氧化层，场氧化层下方形成有具有第一导电类型的埋层，靠近漏区的一侧场氧化层上形成有漏区多晶场板，另一侧场氧化层上形成有栅极多晶场板；所述硅衬底中形成具有第一导电类型的阱区，阱区内形成由第二导电类型的第一掺杂区组成的源区，深阱中形成由第二导电类型的第二掺杂区组成的漏区；所述第一掺杂区通过源区金属场板引出源极，第二掺杂区通过漏区金属场板与漏区多晶场板相连；源区金属场板与漏区金属场板之间形成有栅极金属场板；漂移区上方还形成有至少一条场板。较佳的一种形式，所述漂移区的场氧化层上方形成有至少一条多晶场板，所述多晶场板位于栅极多晶场板和漏区多晶场板之间，在栅极金属场板和漏区金属场板之间形成有一金属场板，所述多晶场板可与金属场板相连，多晶场板的电位与源端电位相同，或者与栅极电位相同，或者单独加以电位，或不加电位呈浮空状态。较佳的第二种形式，所述漂移区的场氧化层上方形成有至少一条多晶场板，所述多晶场板与场氧化层之间形成一氧化层，多晶场板与氧化层位于栅极多晶场板和漏区多晶硅场板之间，所述多晶场板与漏区金属场板相连。较佳的第三种形式，所述栅极多晶场板和漏区多晶场板之间的场氧化层上形成有至少一条高阻材料的场板，所述高阻场板可与一单独的金属线相连，该场板的电位与源端电位相同，或与漏端电位相同，或与栅极电位相同，或单独给以电位，或不接电位呈浮空状态。较佳的第四种形式，所述漂移区上方形成有至少一条金属场板，所述金属场板位于栅极金属场板和漏区金属场板之间，所述金属场板的电位与源端电位相同，或与漏端电位相同，或与栅极电位相同，或单独给以电位，或不接电位呈浮空状态。其中，所述埋层位于场氧化层的下方且纵向不接触。所述第一导电类型为P型，第二导电类型为N型，或者第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。本专利技术在漂移区上面的空旷区域加入适当的场板，由于场板边缘部分的电力线比较集中，会形成一个电场峰值，因此可以通过这些场板改变电场的分布，进而提高漂移区的电场强度，同时这些场板对源漏两端的电场强度影响较小，使得器件的整个电场积分面积增大，有效地提高了高压LDMOS器件的耐压水平。【附图说明】图1是现有的NLDMOS器件的截面示意图；图2是对称结构的NLDMOS器件峰值电场的仿真结果图；图3是本专利技术第一实施例的截面示意图；图3a至3i是本专利技术第一实施例形成工艺的器件截面示意图；图4是本专利技术第二实施例的截面示意图；图5是本专利技术第二实施例的截面不意图；图6是本专利技术第四实施例的截面示意图。【具体实施方式】下面结合附图与【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术提供的提高高压LDMOS器件击穿电压的结构，以NLDMOS器件为例，该NLDMOS器件包括P型硅衬底，在硅衬底上形成N型深阱，该N型深阱构成漂移区；深阱中形成有场氧化层，场氧化层下方形成有P+埋层，该埋层与场氧化层纵向不接触。靠近漏区的一侧场氧化层上形成有漏区多晶场板，另一侧场氧化层上形成有栅极多晶场板，场氧化层的中间区域上至少一条的多晶场板或者高阻类型的场板。硅衬底中形成有P型阱区，阱区由P+的第三掺杂区引出，源端由N+的第一掺杂区形成，第一掺杂区和第三掺杂区横向相连形成源区，N型深阱中形成由N+第二掺杂区组成的漏区。第一掺杂区和第三掺杂区通过源区金属场板引出源极，第二掺杂区通过漏区金属场板与漏区多晶场板相连；源区金属场板与漏区金属场板之间形成有栅极金属场板。第一实施例中，如图3所示，漂移区的场氧化层104上方形成有至少一条多晶场板114,该多晶场板114位于栅极多晶场板106和漏区多晶场板107之间，同时在栅极金属场板112和漏区金属场板110之间形成有一金属场板115,该金属场板115与多晶场板114相连，多晶场板114可以与源端电位相同，可以与栅极电位相同，也可以单独加以电位或不加电位呈浮空状态。该结构的生产工艺过程包括:1)在P型硅衬底101上形成N型深阱102，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高高压LDMOS器件击穿电压的结构，其特征在于：所述LDMOS器件包括具有第一导电类型的硅衬底，在硅衬底上形成一具有与第一导电类型相反的第二导电类型的深阱，所述深阱构成漂移区；深阱中形成有场氧化层，场氧化层下方形成有具有第一导电类型的埋层，靠近漏区的一侧场氧化层上形成有漏区多晶场板，另一侧场氧化层上形成有栅极多晶场板；所述硅衬底中形成具有第一导电类型的阱区，阱区内形成由第二导电类型的第一掺杂区组成的源区，深阱中形成由第二导电类型的第二掺杂区组成的漏区；所述第一掺杂区通过源区金属场板引出源极，第二掺杂区通过漏区金属场板与漏区多晶场板相连；源区金属场板与漏区金属场板之间形成有栅极金属场板；漂移区上方还形成有至少一条场板。

【技术特征摘要】
1.一种提高高压LDMOS器件击穿电压的结构，其特征在于: 所述LDMOS器件包括具有第一导电类型的娃衬底,在娃衬底上形成一具有与第一导电类型相反的第二导电类型的深阱，所述深阱构成漂移区；深阱中形成有场氧化层，场氧化层下方形成有具有第一导电类型的埋层，靠近漏区的一侧场氧化层上形成有漏区多晶场板，另一侧场氧化层上形成有栅极多晶场板； 所述硅衬底中形成具有第一导电类型的阱区，阱区内形成由第二导电类型的第一掺杂区组成的源区，深阱中形成由第二导电类型的第二掺杂区组成的漏区；所述第一掺杂区通过源区金属场板引出源极，第二掺杂区通过漏区金属场板与漏区多晶场板相连；源区金属场板与漏区金属场板之间形成有栅极金属场板； 漂移区上方还形成有至少一条场板。2.根据权利要求1所述的提高高压LDMOS器件击穿电压的结构，其特征在于:所述漂移区的场氧化层上方形成有至少一条多晶场板，所述多晶场板位于栅极多晶场板和漏区多晶场板之间，在栅极金属场板和漏区金属场板之间形成有一金属场板，所述多晶场板可与金属场板相连，多晶场板的电位与源端电位相同，或者与栅极电位相同，或者单独加以电位，或不加电位呈浮空状态。3.根据权利要求1所述的提高高压LDMOS器件击穿电压的结构，其特征在于:所述漂移区的场氧化层上方形成有...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁开明，董科，武洁，董金珠，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：