[发明专利]一种半导体功率器件的结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，具体的说，涉及一种横向双扩散场效应晶体管(LDMOS)半导体功率器件的新结构。 

背景技术

从器件的物理结构来看，功率场效应晶体管(Power MOSFET)的导电沟道可分为纵向的和横向的，它具有低正向压降、高转换速度、容易栅控制等特点，在低中压电力电子应用中成为一种重要的半导体器件，目前，功率场效应晶体管作为功率开关器件已被广泛应用于各类电子、通讯产品、电脑、消费电器和汽车电子等。 

沟槽式功率场效应晶体管(Trench Power MOSFET)的导电沟道在纵的方向上，所以与普通横向的功率场效应晶体管相比，在相同面积下，具有更低的导通电阻，因其具有结构上的高效以及导通电阻特性低的优点，沟槽型功率场效应晶体管作为电源控制用电子器件已被广泛应用。 

九十年代后期，商用的沟槽式功率场效应晶体管产品开始批量投产，当时，器件的单元尺寸约为4.0um左右，发展至2010年左右，最小单元尺寸已缩小至0.8um，器件的导通电阻得到极大的改进，随着单元尺寸的缩小，器件栅极电容却大大地增加。总的来说，器件的优点指数(Ron x Qg，Ron为器件的导通电阻，Qg为器件的栅极电容)不但没有改进，反之变得更差。与纵向的沟槽式场效应晶体管相比，横向的LDMOS有更好的优点指数。在二十一世纪的头十年，大 部分的消费电子产品对功率器件的电学特性要求较为侧重于导通电阻，而沟槽式场效应晶体管能提供很好的导通电阻，加上成本相对较低，它顺利地成为主流，而LDMOS虽然有较好的优点指数，碍于成本较高，未能普及。 

LDMOS型功率分立器件主要有两种结构：一种是栅极，源极和漏极都在器件芯片的表面上，另一种是栅极和源极在芯片的表面上而漏极在底面。栅，源和漏都在表面的俯视结构如图1所示，图1中每一小方块代表顶层的金属垫层，金属方块垫层中上接焊球，如图2所示。金属方块下器件的横切面结构如图3和图4所示，图3的右方为横切面结构，表示最顶层的金属为源端电极，而图4则表示为漏端电极；图5表示出源极和漏极的金属走线结构。这种器件结构简单有效，特别适用于低压器件，如10V至30V的击穿电压规格，有很好的优点指数。它的缺点是金属走线宽度窄而长，最终会影响到器件的最低导通电阻，当器件的光刻尺寸愈来愈小而芯片面积愈大时，缺点愈明显，这种器件还有一个很大的缺点，就是电流只流经表面的金属布线和金属插塞，并不流经衬底，芯片的厚度一般都大于250um，厚的芯片衬底没有帮助减少导通电阻，还会引起附加热阻。 

发明内容

本发明克服了现有器件结构的缺点，提供了一种新型LDMOS功率分立器件的结构，其较之前的LDMOS型功率分立器件有较好的电学性能和可靠性，提高了器件的优点指数，从而增加了器件的性能价格比。 

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下设计方案来提高器件的优点指数和可靠性的：