[发明专利]p沟道横向双扩散金属氧化物半导体器件

说明书

本申请是申请号为201010300959.9，申请日为2010年1月29日，名称为 p沟道横向双扩散金属氧化物半导体器件的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及SOI(绝缘衬底上的硅)基上LDMOS(横向双扩散金属氧化物半 导体)器件，特别涉及一种高压超结(Super Junction)p沟道LDMOS器件。

背景技术

SOI技术以其理想的介质隔离性能、相对简单的介质隔离工艺而在半导体集 成电路技术领域受到人们的青睐。SOI器件具有寄生效应小、速度快、功耗低、 集成度高、抗辐照能力强等优点。基于SOI技术的可集成LDMOS器件，由于有 源器件与材料衬底和其他高低压器件间采用完全的介质隔离，有利于避免LDMOS 器件发生闩锁效应，且器件易作为高端或低端开关与其他高低压器件一起单片 集成于高压功率集成电路中。

图1示出了常规薄层SOI基p沟道LDMOS器件结构示意图。其中1为衬底 (通常为p型衬底)，2为埋氧层，3为源极n阱，此处作为p沟道LDMOS器件 的沟道区，4为源极n+背栅接触区，51、52为欧姆孔，将有源区电位接出，61 和62分别为源极金属场板和漏极金属场板，7为源极p+接触区，8为源极p型 扩展区，为p沟道LDMOS器件提供连续的沟道，9为多晶硅栅电极，10为场氧 化层，11为金属前介质(PMD)，12为漏极p+接触区，13为p型漂移区。上述 薄层SOI基p沟道LDMOS器件其耐压一般≤300V，器件工作时，源极为高电位， 其耗尽层从源极n阱3与p型漂移区13PN结边界开始耗尽，由于耗尽层从高 电位PN结边界开始，使得源极n阱3与p型漂移区13PN结处电场曲率大，最 终使器件击穿。图2是利用二维数值仿真软件MEDICI绘制的上述器件击穿时等 势线图，当源极为高电平时，耗尽层从左边A点开始向右边耗尽，最终使得A 点曲率过大导致器件击穿。

专利Lateral Thin-Film Silicon-On-Insulator(SOI)PMOS Device Having  a Drain Extension Region，U.S.Pat.NO.6,127,703.NXP提出一种新型薄 层SOI基p沟道LDMOS器件，其解决问题的思想为通过引入漏极扩展区，使得 耗尽层从漏极开始耗尽，避免了高电位源端过早出现曲率击穿的可能。图3给 出了该器件结构示意图，其中1为p型衬底，2为埋氧层，3为源极n阱，此处 作为p沟道LDMOS器件的沟道区，4为源极n+背栅接触区，51、52为欧姆孔， 将有源区电位接出，6为源极p+接触区，7为多晶硅栅电极，8为栅氧化层，91 和92分别为源极金属场板和漏极金属场板，10为n型掺杂层(或称为漂移区)， 11为金属前介质，12为p型漏极扩展区，13为漏极p+接触区，14为漏极p阱。 器件处于关态，源极施加高电平时，漏极p阱14与n型漂移区10构成的PN结 开始耗尽，直到耗尽到高电平源极。从而避免了源极曲率过大，器件过早击穿。 P沟道LDMOS器件导通时，源极p+接触区6通过源极n阱沟道3的反型层，再 通过漏极扩展区12传导电流。为了使漂移区全耗尽，漏极扩展区12需要满足 降低表面场(RESURF)技术掺杂剂量要求，使得其掺杂剂量不能超过1E12/cm³， 导通电阻的降低受到了限制。

发明内容

(为了描述上的方便，本发明有时也将“绝缘衬底上的硅基p沟道横向双 扩散金属氧化物半导体器件”简称为：SOI基p沟道横向双扩散金属氧化物半导 体器件、p沟道横向双扩散金属氧化物半导体器件、SOI基p沟道LDMOS器件或 直接称为器件。)

本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术的上的SOI基p沟道LDMOS 器件源端PN结开始耗尽，使得器件未成熟击穿的问题，以及漏极扩展区掺杂浓 度与器件耐压的矛盾，提供一种绝缘衬底上的硅基p沟道横向双扩散金属氧化 物半导体器件。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，p沟道横向双扩散金属氧化 物半导体器件，包括自下而上的衬底、埋氧层、n型掺杂层；所述n型掺杂层一 端形成源极n阱，另一端形成漏极p阱，源极n阱和漏极p阱之间为漏极扩展 区；其特征在于，所述漏极扩展区由交错并排的n型杂质条和p型杂质条构成， 所述n型杂质条和p型杂质条的两端分别与源极n阱和漏极p阱相接，所述p 型杂质条的宽度和深度等于或略大于n型杂质条的宽度和深度。