横向扩散金属氧化物半导体晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）晶体管及其制造方法。LDMOS晶体管包括：第一导电类型的第一阱；形成于第一阱内的第二导电类型的源极；形成于第一阱内并与源极分开的第二导电类型的漂移区；形成于漂移区内的第二导电类型的漏极；及形成于漂移区内并与漏极分开的第二导电类型的集中器，集中器至源极的第一距离小于漏极至源极的第二距离。本发明专利技术的LDMOS晶体管及其制造方法提升了LDMOS晶体管的ESD性能，延长了LDMOS晶体管的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）晶体管及其制造方法。LDMOS晶体管包括：第一导电类型的第一阱；形成于第一阱内的第二导电类型的源极；形成于第一阱内并与源极分开的第二导电类型的漂移区；形成于漂移区内的第二导电类型的漏极；及形成于漂移区内并与漏极分开的第二导电类型的集中器，集中器至源极的第一距离小于漏极至源极的第二距离。本专利技术的LDMOS晶体管及其制造方法提升了LDMOS晶体管的ESD性能，延长了LDMOS晶体管的使用寿命。【专利说明】
本专利技术涉及金属氧化物半导体晶体管领域，尤其涉及一种具有改进静电释放性能的。
技术介绍
静电释放(Electrostatic Discharge, ESD)是因接触、短路或介质击穿而引起的物体间突然的电流。集成电路由半导体材料(例如:硅)和绝缘材料(例如:二氧化硅)制成，当这些材料遇到由ESD现象引起的高电压时，将会受到永久性的损害。集成电路技术中的横向扩散金属氧化物半导体(Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor, LDMOS)晶体管被广泛用于功率放大器，以提供相对较高的输出功率。因此，相比例如砷化镓场效应晶体管(Gallium Arsenide Field Effect Transistor, GaAs FET)等其他设备，LDMOS 晶体管具有较高的漏源击穿电压，如:60伏特以上。图1A所示为现有技术中的LDMOS晶体管100的截面图。LDMOS晶体管100包括P型衬底110，衬底110中包括N型浅漂移区108。LDMOS晶体管100还包括衬底接触端102、源极104和漏极106，衬底接触端102是置于衬底110中的高掺杂的P型区，源极104是置于衬底110中的高掺杂的N型区，漏极106是置于浅漂移区108中的高掺杂的N型区，栅极124通过栅氧层120和厚氧化层122与晶体管的衬底110分开。其中，漏极106与浅漂移区108之间的边界为118，衬底110与浅漂移区108之间的边界为116。当ESD脉冲(例如:在I微秒内达到1000伏特)加至漏极106时，例如，因意外的接触、短路或介质击穿，可能发生指示正反馈情况的反弹效应。更具体地说，如果ESD脉冲加至漏极106，衬底110中的第一区域耗尽(例如:空穴通过源极104流走)，因此，负离子电荷出现在衬底110与浅漂移区108之间的边界116附近的第一区域(第一区域由图1A中的表示)。此外，浅漂移区108中第二区域的电子耗尽(例如:电子通过漏极106流走)，因此，正离子电荷出现在边界116附近的第二区域(第二区域由图1A中的“ + ”表示)。衬底110的第一区域和浅漂移区108的第二区域构成了 LDMOS晶体管100中的耗尽区。负离子和正离子在耗尽区建立高电场。图1B所示为LDMOS晶体管100的另一截面图120。晶体管100中的耗尽区包括边界116处的多个PN结。例如，区域Al和A2构成PN结A1-A2 ;区域BI和B2构成PN结B1-B2 ;区域Cl和C2构成PN结C1-C2。一旦其中一个PN结的电场达到阈值(如:PN结电压达到击穿电压)，该PN结被击穿，雪崩倍增效应被触发，从而产生了大量的电子空穴对。因此，从漏极106流至源极104的衬底电流急速增长，从而将源极104和衬底110之间的PN结正向偏置。源极108通过正向偏置的PN结持续向高电场区域提供电子，因此，构成正反馈状态(即反弹效应)，期间衬底电流能够持续增长。此外，由于衬底110中出现大量空穴，衬底110的衬底电压升高，因而PN结的反向电压降低。由于在制造过程中，衬底110或浅漂移区108的掺杂浓度分布不均匀，PN结A1-A2.B1-B2和C1-C2位于边界116不同深度的位置。举例来说，在衬底110中，P型区域Al的掺杂浓度可能高于区域BI的掺杂浓度，而区域BI的掺杂浓度可能高于区域Cl的掺杂浓度。同理，在浅漂移区108中，N型区域A2的掺杂浓度可能高于区域B2的掺杂浓度，而区域B2的掺杂浓度可能高于区域C2的掺杂浓度。图1C所示为LDMOS晶体管100中电场的示意图140。LDMOS晶体管100中某个指定位置的电场由该位置的掺杂浓度以及该位置与边界116之间的距离Xd决定。如图1C所示，直线142、144和146分别显示了具有掺杂浓度D142、D144和D146的区域的电场。其中，掺杂浓度D142高于掺杂浓度D144,掺杂浓度D144高于掺杂浓度D146。随着距离Xd增大，电场减小。XA2>Xb2和Xe2分别表示多个耗尽层边界至边界116的距离，在距离边界116为XA2、XB2和Xc2的位置，电场分别降至零。举例来说，如图1A所示，由于点Pl相比点P2更靠近边界116(此处假设点Pl处和点P2处的掺杂浓度相等)，所以点Pl处的电场高于点P2处的电场。此夕卜，对于具有相同距离Xd而不同掺杂浓度的不同位置，具有更低掺杂浓度的位置具有更高的电场。例如，如图1C中所示，对于相同距离Xdl，电场E146高于E144,电场E144高于E142。PN结的击穿电压可根据电场对距离Xd的积分计算。换句话说，由轴XdJ E以及对应直线142、144或146围住的区域面积表示对应PN结的击穿电压。例如，由轴Xd、轴E和直线142围住的区域面积表示具有掺杂浓度D142的PN结的击穿电压V142 ;由轴Xd、轴E和直线144围住的区域面积表示具有掺杂浓度D144的PN结的击穿电压V144 ；由轴Xd.E和直线146围住的区域面积表示具有掺杂浓度D146的PN结的击穿电压V146。在图1C的例子中，电压V142小于电压V144，电压V144小于电&V146。因此，如图1B所示，PN结A1-A2的击穿电压VA1-A2小于PN结B1-B2的击穿电压VB1_B2，PN结B1-B2的击穿电压VB1_B2小于PN结C1-C2的击穿电压Va_C2。图1D所示为流过边界116处的PN结电流与PN结反向电压的关系曲线图160。曲线162、164和166分别表示流过PN结A1_A2、B1_B2和C1-C2的电流与PN结A1_A2、B1_B2和C1-C2反向电压的关系。以曲线162为例，当PN结A1-A2的反向电压从零伏特上升至击穿电压VA1_A2时，流过PN结A1-A2的电流缓慢地从零安培开始增大，一旦反向电压达到击穿电压VA1-A2，PN结A1-A2被击穿。此时，由于反弹效应，流过PN结A1-A2的电流迅速上升，同时PN结A1-A2的反向电压下降。PN结B1-B2和C1-C2的工作原理与PN结A1-A2相似，其各自的击穿电压为νΒ1_Β2和VC1_C2。然而，LDMOS晶体管100的ESD性能可能存在问题。如图1C的讨论，不同的PN结具有不同的击穿电压。因此，当ESD脉冲加至漏极106时，可能边界116处的一个PN结被击穿，而其他PN结没有被击穿。例如，当漏极106的电压上升至VA1_A2时，只有PN结A1-A2被击穿而产生迅速增大的电流。然而，此时，PN结B1-B2和PN结C1-C2只流过较小的电流。由于大部分的能量仅通过较小的区域Al和A2进行释放，PN结A1-A2中迅速上升的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种横向扩散金属氧化物半导体晶体管，其特征在于，所述晶体管包括：第一导电类型的第一阱；形成于所述第一阱内的第二导电类型的源极；形成于所述第一阱内并与所述源极分开的所述第二导电类型的漂移区；形成于所述漂移区内的所述第二导电类型的漏极；及形成于所述漂移区内并与所述漏极分开的所述第二导电类型的集中器，所述集中器至所述源极的第一距离小于所述漏极至所述源极的第二距离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：玛利安乌德瑞·斯班内，法瑞尔玛瑞纳斯科，
申请(专利权)人：凹凸电子武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：