[发明专利]一种具有阶梯型沟槽的LDMOS器件

说明书

本发明提供一种具有阶梯型沟槽的LDMOS器件，包括第一导电类型半导体衬底、第一导电类型半导体体区、第二导电类型半导体漂移区、第二导电类型半导体源区、高掺杂第一导电类型半导体体接触区、栅极结构，栅极结构包括多晶硅栅电极和栅氧化层，第二导电类型半导体漂移区的内部上表面还具有阶梯型沟槽，台阶底部和第二导电类型半导体漂移区上表面的距离沿第二导电类型半导体源区到第二导电类型半导体漏极区的方向递减，阶梯型沟槽中填充了多晶硅，本发明通过改变台阶深度来调整电场分布，使漂移区的纵向电场分布更均匀，提高器件的反向阻断电压。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种具有阶梯型沟槽的LDMOS器件。

背景技术

金属氧化物功率MOS半导体器件，随着半导体行业的迅猛发展，以大功率半导体器件为代表的电力电子技术迅速发展，应用领域不断扩大，如交流电机的控制，打印机驱动电路。在现今各种功率器件中，横向扩散MOS器件(LDMOS)具有工作电压高、易集成等优点，因此应用广泛。

在LDMOS器件设计中，击穿电压和导通电阻一直都是人们设计此类器件时所关注的主要目标，外延层的厚度、掺杂浓度、漂移区的长度是LDMOS最重要的参数。传统的LDMOS器件如图1所示，可以通过降低漂移区掺杂浓度和增加漂移区的长度以提高击穿电压，但是这会增加芯片面积和导通电阻。

传统的LDMOS仍然是一种多子型器件，因此同样存在击穿电压和导通电阻之间相互制约的硅极限问题。为了解决这个问题，RESURF技术、超结LDMOS等新技术被提出。以超结LDMOS为例，该LDMOS中沟道区和漏区之间与漏端掺杂类型一致的轻掺杂漂移区被一组交替排布且浓度较高的N型条区和P型条区构成的超结结构所取代，在漏端偏置时，通过N/P条之间相互辅助耗尽，理想状态下实现N/P条电荷平衡，从而在漂移区表面得到均匀的电场分布。同时由于N型区高掺杂，使得导通电阻得到了很好的改善。但由于存在衬底辅助耗尽效应，RESURF技术、超结LDMOS等的效果都受到较大的影响。其原因是漂移区中不同位置处的电位不同，因而被衬底耗尽的程度不同，如果漂移区采用均匀的厚度，则不能达到漂移区电场的最优化。

发明内容

本发明的目的就是针对上述传统LDMOS器件存在的问题，提出一种具有阶梯型沟槽的LDMOS器件。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有阶梯型沟槽的LDMOS器件，包括第一导电类型半导体衬底和设置在第一导电类型半导体衬底上表面的第一导电类型半导体体区和第二导电类型半导体漂移区，第一导电类型半导体体区和第二导电类型半导体漂移区侧面接触；所述第一导电类型半导体体区内部上表面具有第二导电类型半导体源区和高掺杂第一导电类型半导体体接触区；所述第二导电类型半导体源区和高掺杂第一导电类型半导体体接触区与位于其上表面的源极直接接触；所述第一导电类型半导体体区的上表面具有栅极结构，所述栅极结构包括多晶硅栅电极和栅氧化层，所述多晶硅栅电极与第二导电类型半导体源区、第一导电类型半导体体区和第二导电类型半导体漂移区通过栅氧化层相隔离；所述多晶硅栅电极与源极通过第一介质层相互隔离；所述第二导电类型半导体漂移区的内部上表面远离第一导电类型半导体体区的一侧具有第二导电类型半导体漏极区，所述第二导电类型半导体漏极区与位于其上表面的漏极直接接触，所述第二导电类型半导体漂移区的内部上表面还具有阶梯型沟槽，所述阶梯型沟槽位于第一导电类型半导体体区和第二导电类型半导体漏极区之间且与第一导电类型半导体体区和第二导电类型半导体漏极区均不接触；所述阶梯型沟槽的台阶数大于等于2；台阶底部和第二导电类型半导体漂移区上表面的距离沿第二导电类型半导体源区到第二导电类型半导体漏极区的方向递减，所述阶梯型沟槽中填充了多晶硅，所述多晶硅与第二导电类型半导体漂移区之间通过第二介质层相隔离；所述多晶硅的顶部与源极通过第一介质层上的接触孔相连。

作为优选方式，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。