[发明专利]横向扩散金属氧化半导体元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种横向扩散金属氧化半导体元件，尤其是涉及一种具有萧特基二极管的横向扩散金属氧化半导体元件。

背景技术

横向扩散金属氧化半导体(laterally diffused metal-oxide-semiconductor，LDMOS)元件是一种常见的功率半导体元件。由于横向扩散金属氧化半导体元件具有水平式的结构，容易制造且易于和现行的半导体技术整合，进而减少制作成本。同时，其可以耐较高的崩溃电压而具有高的输出功率，因此被广泛应用于功率转换器(power converter)、功率放大器(power amplifier)、切换开关(switch)、整流器(rectifier)等元件。

现有横向扩散金属氧化半导体元件通常是将N型漏极掺杂区与P型基体掺杂区设于N型漂移区中，并将N型源极掺杂区设于P型基体掺杂区中。并且，栅极金属设于N型源极掺杂区与N型漂移区之间的P型基体掺杂区上，且源极金属设于N型源极掺杂区与P型基体掺杂区上，并电连接至电源的低压端，而漏极金属设于N型漏极掺杂区上，并电连接至电源的高压端。此外，场氧化层(field oxide，FOX)设置于N型漂移区上且位于栅极金属与漏极金属之间，以用于承受从高压端传来的高电场。由此可知，现有横向扩散金属氧化半导体元件的P型基体掺杂区与N型漂移区构成一寄生二极管。

虽然寄生二极管提供源极至漏极的反向电流路径，来导引少数载流子，但因反向电流路径的面积与导通速度皆不大，使反向源极电流无法被快速排除，而造成现有横向扩散金属氧化半导体元件在切换上的能量损耗。所以，通过寄生二极管来排除反向源极电流已不符合目前的需求。有鉴于此，提升横向扩散金属氧化半导体元件的反向源极电流实为业界努力的目标。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种横向扩散金属氧化半导体元件，以提升 横向扩散金属氧化半导体元件的反向源极电流。

为达上述的目的，本发明提供一种横向扩散金属氧化半导体元件，包括一基底、一第一掺杂区、一第二掺杂区、一第三掺杂区、一第四掺杂区、一栅极结构以及一接触金属。第一掺杂区设于基底中，且具有一第一导电类型。第二掺杂区设于第一掺杂区中，且具有一第二导电类型，其中第二掺杂区具有一操场跑道形(racetrack)轮廓，且第二掺杂区具有一长轴与一短轴。第三掺杂区设于第二掺杂区中，且具有第一导电类型，且第二掺杂区围绕第三掺杂区。第四掺杂区设于第一掺杂区中，且具有第一导电类型。栅极结构设于第三掺杂区与第四掺杂区之间的第一掺杂区与第二掺杂区上。接触金属设于第二掺杂区沿着长轴延伸出的一侧的第一掺杂区上，并与第一掺杂区相接触。

为达上述的目的，本发明提供另一种横向扩散金属氧化半导体元件，包括二萧特基二极管以及多个横向扩散金属氧化半导体单元。萧特基二极管彼此平行设置，且平行于一方向。横向扩散金属氧化半导体单元设于萧特基二极管之间，且横向扩散金属氧化半导体单元沿着此方向排列。

本发明的横向扩散金属氧化半导体元件将构成萧特基二极管的接触金属设置在第二掺杂区沿着长轴延伸出的至少一侧的第一掺杂区上，以有效利用不会影响电流大小的区域，并节省横向扩散金属氧化半导体元件的面积。并且，本发明的横向扩散金属氧化半导体元件更可通过内建的萧特基二极管来提升通过从源极至漏极的反向电流路径的电流大小，进而加快导通反向源极电流的速度。

附图说明

图1为本发明一第一较佳实施例的横向扩散金属氧化半导体元件的上视示意图；

图2为图1沿着剖面线A-A’的剖面示意图；

图3为图1沿着剖面线B-B’的剖面示意图；

图4为本发明一第二较佳实施例的横向扩散金属氧化半导体元件的上视示意图；

图5为本发明一第三较佳实施例的横向扩散金属氧化半导体元件的上视示意图。

主要元件符号说明

100 横向扩散金属氧化半导体元件102 基底

104 第一掺杂区106 第二掺杂区

106a长轴106b短轴

106c弯道部106d直道部

108 场氧化层108a第二开口

108b第三开口108c第四开口

110 第三掺杂区112 第四掺杂区

114 栅极结构114a第一开口

116 接触金属118 萧特基二极管

120 栅极导电层122 栅极绝缘层

124 高压端126 低压端