[发明专利]一种结型场效应管结构

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造工艺领域，尤其涉及到高压集成电路中的一种结型场效应管结构。

背景技术

高压集成电路的制造工艺平台中，高压结型场效应管（JFET器件）是通常需要提供的一种重要器件，用高压JFET,集成电路就可以非常容易地搭建Start-up模块以及横流源模块。JFET的参数中，击穿(BV)和夹断电压(Vpitch-off)是最关键的两个参数。但是在高压BCD或者CDMOS工艺中，作为现有的JFET的栅极的掺杂区域会受到结深的限制无法实现更高的电压。

夹断电压往往受到很多因素的影响，以常规的深N阱JFET为例，它的夹断电压会受到N阱的结深，掺杂浓度，P型栅极的结深和掺杂浓度等因素的影响，这造成了夹断电压漂移较大，而且受限于BCD工艺有限的可用工艺层次，夹断电压的绝对值也不可以根据应用随意调节。而为了获得JFET而增加工艺层次又增加了产品成本，往往会得不偿失。如何不增加工艺成本而获得有合适的Vpinch-off和BV的高压JFET是工艺开发的目标之一。

发明内容

由于现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提出一种结型场效应管结构，其无需增加任何高压工艺层次，却可以实现夹断电压随应用需求很方便调整的器件结构。

为实现上述目的，本发明可通过以下技术方案予以实现：

一种结型场效应管结构，包括一漏极、一源极、一衬底及一深注入N阱层，还包括电性连接在一起的前栅极和后栅极，前栅极为设置在漏极和源极间的P型栅极，且前栅极一端和漏极间设置有多晶硅场板和场氧化层，后栅极为设置在源极远离漏极一侧的P型栅极；前栅极包含有前栅极P注入层，后栅极包含有后栅极P注入层、后栅极P阱层，且该前、后栅极P注入层的结深远深于所述源极的结深，所述后栅极P阱层的结深深于所述后栅极P注入层。

由于采用以上技术方案，本发明的一种结型场效应管，它在夹断时为纵向夹断，即前栅极和后栅极共同将漏极到源极的电流通路夹断。夹断电压由前、后P型栅极光刻图形的间距决定，击穿由另一个结深更深的P阱层实现进一步的提高；夹断电压Vpinch-off可以在一定范围内可由改变栅极图形方便地调节，满足多种应用要求，而且影响夹断电压的因素减少为只有光刻精度和掺杂浓度两个因素，尤其在光刻精度较高的小尺寸工艺(关键尺寸0.5um以下)中，夹断电压的漂移量也大大降低，因而与通常的横向夹断得横向高压JFET相比，本专利中的纵向夹断横向高压JFET可获得更高的夹断电压精度。

附图说明

下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明在场效应管工艺平台中的一个示意图

具体实施方式

本发明的一种结型场效应管，包括一漏极、一源极、一P型衬底及一深注入N阱层，还包括电性连接在一起的前栅极和后栅极，前栅极为设置在漏极和源极间的P型栅极，且前栅极一端和漏极间设置有多晶硅场板和场氧化层，后栅极为设置在源极远离漏极一侧的P型栅极；前栅极包含有前栅极P注入层，后栅极包含有后栅极P注入层、后栅极P阱层，且该前、后栅极P注入层的结深远深于所述源极的结深，后栅极P阱层的结深深于后栅极P注入层。

本发明的结型场效应管因为有两个栅极，前栅极对应在漏极和源极之间的P型栅极，后栅极在源极远离漏极的一侧，它与前栅极的结深都要远深于源极，所以工作时可以实现源漏之间通路的纵向夹断；另外，后栅极利用工艺中的更深的P阱层来提高耐压，可通过版图尺寸的设计，保证在纵向夹断后，后栅极更深的P阱的耗尽区扩展过来，进一步提高耐压。

图1是本发明中的高压结型场效应管JFET在CDMOS工艺平台中的一个示意图，由于沿漏极虚线中心对称，所以我们可以只以右半边的图来描述。图中场氧化层和多晶硅场板是常用的用于提高源漏之间的耐压得技术，不再赘述。本发明主要的技术特点是栅极和源极N+的结构，以图1为例，该高压JFET主要由高压工艺里必备的P注入层例如P_body形成前后两个接在一起的栅极，中间是源极N+,而由于P注入层P_body通常结深远深于源极N+,所以在工作时，漏端结加高压，JFET处于饱和区，而当源极N+对栅极的电压增大时，前后栅极开始扩展共同把源极N+下方的源漏通路夹断。这个夹断电压就取决于前栅极P+和后栅极的距离。另外的一个技术特点是后栅极P+加入了工艺中通常结深更深的P阱层Pwell，这样，通过合适的版图调整，后栅极P+的耗尽区扩展可以进一步与后栅与前栅之间的耗尽区连接起来，使得击穿进一步提高，接近于Pwell/深注入N阱层的结击穿电压。