[发明专利]P型超结横向双扩散半导体金属氧化物晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及功率半导体器件领域，是关于一种适用于高压应用的超结横向双扩散半导体金属氧化物晶体管的结构。

背景技术

随着节能需求日益增强，功率集成电路产品的性能越来越受到关注，其中电路的功率损耗无疑是最为主要的性能指标之一。决定功率集成电路功率损耗大小的因素除了功率集成电路本身电路结构、设计之外，电路所采用的制造工艺，所采用的功率器件性能便是功率集成电路功率损耗大小的关键。

目前，依据功率集成电路的制造工艺主要分为基于体硅、外延和绝缘体上硅(SOI)。其中，体硅工艺由于硅表面层存在较多的缺陷，所以在早期大尺寸集成电路主要采用这种工艺；绝缘体上硅(SOI)工艺由于存在绝缘层将表层硅和衬底硅层隔离，加之绝缘层一般为氧化硅，这样采用该工艺的器件的纵向击穿电压较高，同时对衬底电流有很好的抑制，有利于降低器件的功耗，然而由于氧化硅层的散热能力是硅层的1/100，导致功率集成电路的散热问题更加严重，并且绝缘体上硅工艺的圆片成本较高；外延工艺很好地解决了体硅工艺存在的表面缺陷问题，同时具有较好的散热性能，所以基于外延工艺的功率集成电路前景仍然广阔。

功率集成电路中集成的功率器件主要有横向绝缘栅双极型晶体管和横向双扩散半导体金属氧化物晶体管。尽管横向绝缘栅双极型晶体管的电流驱动能力比较强，然而由于关断拖尾电流的存在使得应用横向绝缘栅双极型晶体管的功率集成电路速度提高受到限制，所以在较高频率的功率集成电路中横向双扩散半导体金属氧化物晶体管还是相对较好的选择。

在横向双扩散半导体金属氧化物晶体管性能的优化过程中，提高器件的击穿电压与降低器件的导通电阻始终是一对矛盾的问题。因为器件的击穿电压提高依赖于掺杂浓度较低并且较长的漂移区，而导通电阻的降低要求漂移区掺杂浓度尽量高且长度尽量短。所以在实际设计过程中，往往采用二者的折衷来达到器件性能的最优化。为此最近提出了超结结构的横向双扩散半导体金属氧化物晶体管，该结构的提出主要是采用超结结构的漂移区，实现在提高漂移区掺杂浓度的同时不降低器件的击穿电压，甚至提高器件击穿电压，从而达到性能的优化。然而，现在的超结横向双扩散半导体金属氧化物晶体管由于存在衬底辅助耗尽因素的影响，性能还有提高的余地，本发明就是针对这一问题而提出的改进结构超结横向双扩散半导体金属氧化物晶体管。

发明内容

本发明提供一种能够有效提高横向双扩散半导体金属氧化物晶体管器件的击穿电压，并且可以降低横向双扩散半导体金属氧化物晶体管器件导通电阻的P型超结横向双扩散半导体金属氧化物晶体管。

本发明采用如下技术方案：

一种P型超结横向双扩散半导体金属氧化物晶体管，包括：N型衬底，在N型衬底上设有超结结构及N型体区，超结结构由连接源漏区方向相间分布的P型区和N型区构成，在N型体区上方设有P型源区、N型体接触区及栅氧化层，在超结结构的上方设有P型漏区，在超结结构上方，且位于P型漏区以外的区域设有第一型场氧化层，在栅氧化层上方设有多晶硅栅，在P型源区、N型体接触区、P型漏区、多晶硅栅和第一型场氧化层上方设有第二型场氧化层，P型源区、P型漏区、N型体接触区及多晶硅栅均接有穿通第二型场氧化层的金属引线，其特征在于在N型衬底内设有P型缓冲区，P型缓冲区位于超结结构中N型区的下方，且与超结结构中N型区底部相接。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明中的P型超结横向双扩散半导体金属氧化物晶体管采用了新结构，即：在超结结构中N型区12下方和N型衬底1之间加入了P型缓冲区15，相对于传统P型超结横向双扩散半导体金属氧化物晶体管(图4)能够有效消除传统P型超结横向双扩散半导体金属氧化物晶体管的N型衬底1对超结结构中P型区11之间的衬底辅助耗尽效应带来的不利影响，从而可以进一步提高器件击穿电压，降低器件导通电阻，最终达到提高器件性能。