[发明专利]具有复合金属栅极结构的横向功率器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有复合金属栅极结构的横向功率器件，属于微电子与固体电子学技术领域。

背景技术

功率集成电路有时也称高压集成电路，是现代电子学的重要分支，可为各种功率变换和能源处理装置提供高速、高集成度、低功耗和抗辐照的新型电路，广泛应用于电力控制系统、汽车电子、显示器件驱动、通信和照明等日常消费领域以及国防、航天等诸多重要领域。其应用范围的迅速扩大，对其核心部分的高压器件也提出了更高的要求。在功率集成电路中，横向双扩散金属氧化物半导体场效应管（LDMOS）发挥着重要的作用。横向结构更有利于新一代的高密度功率集成应用，是当代功率器件研究的热点。

在65nm时代，漏电一直是降低处理器良品率、阻碍性能提升和减少功耗的重要因素。而随着处理器采用了45nm工艺，相应的核心面积会减少，导致单位面积的能量密度大幅增高，漏电问题将更加凸显，如果不很好解决，功耗反而会随之增大。而传统的二氧化硅栅介质的工艺已无法满足45nm处理器的要求，因此为了能够很好的解决漏电问题，目前，在28nm工艺节点上，利用高介电常数金属栅极（HKMG）结构取代传统二氧化硅栅介质和多晶硅结构已经被认可为主要和唯一解决栅极漏电流、多晶硅损耗以及硼渗透问题的手段。

但是，高介电常数金属栅极（HKMG）结构，特别是现有的单金属栅极结构在改善沟道载流子迁移率方面稍显不足，需要通过优化器件结构提高器件的跨导值和驱动电流。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有复合金属栅极结构的横向功率器件，在传统单金属栅极结构的基础上，利用不同的金属功函数的差异性，形成复合金属栅极结构，以提高器件的跨导值和驱动电流。

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有复合金属栅极结构的横向功率器件，包括半导体衬底、位于所述半导体衬底表面的栅介质层、位于所述栅介质层表面的栅极、位于所述栅极两侧的源电极和漏电极、位于所述栅极和所述栅介质层之间的栅金属层；所述栅金属层包括位于所述源电极一侧的第一栅金属以及位于所述漏电极一侧的第二栅金属，所述第一栅金属的的功函数大于所述第二栅金属的功函数。 

可选地，所述半导体衬底表面包括位于所述源电极相对应位置的源极、位于所述漏电极相对应位置的漏极、位于所述栅极之下的阱区、位于所述阱区和所述漏极之间的漂移区和体接触区，所述体接触区位于所述源极旁，与所述阱区相接触，所述源极、所述漏极和所述漂移区均具有第一导电类型，所述阱区和所述体接触区具有第二导电类型。

可选地，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。

可选地，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。

可选地，所述半导体衬底包括支撑衬底、有源层和位于所述支撑衬底和有源层之间的绝缘埋层。

可选地，所述第一栅金属和所述第二栅金属相接触。

可选地，所述具有复合金属栅极结构的横向功率器件还包括位于所述栅介质层表面靠近漏电极一侧的场氧化层和位于所述场氧化层表面的金属场板，所述金属场板靠近源电极的一端与所述栅极相接触。

本发明的优点在于，提供一种具有复合金属栅极结构的横向功率器件，在传统单金属栅极结构的基础上，利用不同金属功函数的差异性，形成复合金属栅极结构，使得沟道电势出现普通单金属栅极结构不具备的阶梯式分布，整个沟道电场和电场梯度均变大，以提高器件的跨导值和驱动电流。

附图说明

附图1示出根据具体实施方式的具有复合金属栅极结构的横向功率器件的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的具有复合金属栅极结构的横向功率器件的具体实施方式做详细说明。

参考附图1是根据具体实施方式的具有复合金属栅极结构的横向功率器件的示意图。包括单晶硅衬底16、位于所述单晶硅衬底16表面的栅介质层7、位于所述栅介质层7表面的栅极4、位于所述栅极4两侧的源电极1和漏电极8、位于所述栅极4和所述栅介质层7之间的栅金属层；所述栅金属层包括位于所述源电极1一侧的TiN金属栅极2以及位于所述漏电极8一侧的掺镱（Yb）TiN金属栅极3，所述TiN金属栅极2的的功函数大于所述掺镱（Yb）TiN金属栅极3的功函数。 

本具体实施方式中的半导体衬底为单晶硅衬底16，在其他的实施方式中，所述半导体衬底也可以是锗硅、应变硅以及其他化合物半导体衬底，如氮化镓或者砷化镓等。也可以是上述以及其他常见的半导体材料组成的多层复合衬底结构。