[发明专利]一种具有双电场调制的横向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管

说明书

本发明提出了一种具有双电场调制效应的横向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管(Super junction LDMOS SJ‑LDMOS)。该器件中，超结漂移区的缓冲层与沟道之间以外延层突起的结构形成间隔，使得缓冲层边缘对靠近沟道的超结漂移区电场产生调制作用；超结漂移区中P柱的长度短于N柱，即P柱与漏区保持距离，避免P柱与漏区连接产生的高峰电场，并且使得P柱边缘对靠近漏区的超结漂移区电场产生调制作用。这样，利用超结漂移区下方的部分缓冲层和漂移区上部分P柱的结构对器件的漂移区进行两处电场调制，使得器件表面的电场分布趋于均匀，在保证器件低导通电阻的条件下，大幅度提高了器件的击穿电压。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别是涉及一种横向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管。

背景技术

以横向双扩散MOS(Lateral Double-diffused MOS，LDMOS)为代表的高耐压、低导通电阻的横向功率器件广泛应用在高压集成电路(high voltage integrated circuit，HVIC)和智能功率集成电路(smart power integrated circuit，SPIC)中。超结SJ(SuperJunction)技术能够使得在一定的击穿电压BV(Breakdown Voltage)条件下具有非常低的导通电阻R_ON，被应用于LDMOS形成SJ-LDMOS结构打破了传统功率MOS器件的极限关系。然而在SJ-LDMOS实现的过程中遇到了许多问题，包括衬底辅助耗尽效应SAD(SubstrateAssisted Depletion)，即在P型硅衬底上实现的SJ-LDMOS，由于N柱漂移区同时被相邻P柱和P型衬底辅助耗尽，导致Super Junction的电荷不能完全补偿，造成BV大幅度降低。传统具有缓冲层结构的Super Junction能够有效的消除衬底辅助耗尽效应，但是器件的击穿电压仍然不够理想。

发明内容

本发明提出了一种具有双电场调制的横向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管，能够有效优化器件表面的电场分布，有效提高器件的击穿电压。

本发明的技术方案如下：

具有双电场调制效应的横向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：

半导体材料的衬底；

在所述衬底上生长的外延层；

在所述外延层上形成的基区和缓冲层；

位于缓冲层上的超结漂移区和漏区，超结漂移区由若干相间排列的N柱和P柱构成；

在所述基区上形成的沟道，沟道与超结漂移区相接，在所述基区上形成沟道衬底接触并与靠近沟道一侧短接形成源区；

对应于沟道的栅绝缘层以及栅极；

分别在源区和漏区上形成的源极和漏极；

在以上与现有技术相同的共同基础上，本发明的结构改变主要是：

所述缓冲层与沟道之间以外延层突起的结构形成间隔，使得缓冲层边缘对靠近沟道的超结漂移区电场产生调制作用；

所述P柱的长度短于N柱，即P柱与漏区保持距离，避免P柱与漏区连接产生的高峰电场，并且使得P柱边缘对靠近漏区的超结漂移区电场产生调制作用。

基于上述基本方案，本发明还进一步做如下优化限定：

上述缓冲层与沟道的距离约为超结漂移区长度的1/3。

上述P柱的长度比N的长度短大约1/3。