[发明专利]P型埋层覆盖型半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，具体涉及是一种半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管。

背景技术

功率器件是进行功率处理的半导体器件。在变频、变压、变流、功率放大、功率管理等功率处理方面有着广泛的应用。现代社会发电、电力传输和电力管理技术的巨大进步归功与控制电的流动的功率器件的性能增强。随着集成电路技术的发展，人们希望将更多的模块做在同一芯片，以获得更好性能的产品。由于功率器件的重要地位，将功率器件与低压集成电路作在同一芯片，被誉为第二次电子革命。

超结(super junction)结构是交替排列的N型柱区和P型柱区，如果用超结结构来取代LDMOS的漂移区，就形成了超结LDMOS，简称SJ-LDMOS。理论上，超结结构通过N型柱区和P型柱区之间的电荷平衡能够得到高的击穿电压，而通过重掺杂的N型柱区和P型柱区可以获得很低的导通电阻，因此，超结器件可以在击穿电压和导通电阻两个关键参数之间取得一个很好的折衷。

但是对于SJ-LDMOS，由于衬底辅助耗尽N型柱区(或P型柱区)，使得器件击穿时，P型柱区(或N型柱区)不能完全耗尽，打破了N型柱区和P型柱区之间的电荷平衡，降低了SJ-LDMOS器件的横向击穿电压。

半超级结，即超级结区占漂移区的一半或部分，相对于普通超级结而言，增加一个电场峰，从而提高击穿电压，但是同样存在着和普通超结一样的衬底辅助效应的缺陷。

发明内容

本发明提出一种P型埋层覆盖型半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，用以解决衬底辅助耗尽效应降低了SJ-LDMOS的击穿电压的问题，并且改善击穿电压与比导通电阻之间的矛盾关系，实现了高的击穿电压和低的比导通电阻。

本发明方案如下：

P型埋层覆盖型半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：

P型衬底；

位于所述P型衬底上N型外延层表面的P型基区；

位于所述P型基区部分表面的N型源区；

半超级结区，包括N型柱区和P型柱区；该半超级结区的N型底端辅助层位于所述P型衬底上N型外延层的表面并与P型基区邻接；

位于半超级结区部分表面的N型漏区；

其特殊之处在于：

所述N型底端辅助层的表面(最终形态)主要分为具有高度差的三部分，按照由低到高的顺序，第一部分的表面为注入的所述N型柱区和P型柱区，第二部分和半超级结区余下部分的表面覆盖有与N型漏区邻接的P型掺杂埋层，第三部分与P型基区邻接，并将P型基区与P型掺杂埋层隔离。

基于以上方案，本发明还进一步作如下优化：

所述N型底端辅助层的表面为阶梯形式体现所述高度差；应当认识到，这里所说的阶梯形式应作广义理解，即并不要求为平整的阶梯。

上述半超级结区采用N型柱区与P型柱区横向周期间隔排放，各个N型柱区的宽度相同，各个P型柱区的宽度相同。进一步的，每个N型柱区与每个P型柱区的宽度最好也相同。

上述P型掺杂埋层的横截面为规则图形(当然，也可以为不规则的图形)，以圆形或矩形为佳。

上述P型掺杂埋层的纵截面为规则图形(当然，也可以为不规则的图形)，以圆形或矩形为佳。

上述P型掺杂埋层的浓度是均匀的(当然，也可以是非均匀的)。

本发明的有益效果如下：

本发明通过N区和P型埋层的共同作用，补偿了超级结内N型柱区和P型柱区之间的电荷不平衡，克服了衬底辅助效应，提高了击穿电压；并且，由于是半超级结，在表面引入一个电场峰，进一步提高击穿电压。同时，P型埋层可以提高漂移区的浓度，降低比导通电阻。因此比一般的方案击穿电压和比导通电阻的优化可以得到进一步的提升。

本方案器件制造简单，可操作性较强。

附图说明

图1为本发明超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管的三维示意图。

图2是图1中漂移区沿AOC方向的截面图。

具体实施方式

参见图1和图2，下面以一种P型埋层覆盖型N沟道半超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管为例来具体介绍本发明的新结构。本领域技术人员应当能够认识到，该实施例并非对本发明保护范围的限制。其包括：

P型衬底1；

位于所述P型衬底1上N型外延层表面的P型基区2；

位于所述P型基区2部分表面的N型源区7；