[发明专利]双扩散金属氧化物半导体场效应管结构及其制造方法

说明书

本发明提供了一种双扩散金属氧化物半导体场效应管结构及其制造方法，以提高击穿电压，并且同时以降低导通电阻，其中该双扩散金属氧化物半导体场效应管(LDMOS)结构，包括漂移区及位于漂移区中的P‑top区，该漂移区的浓度呈阶梯非均匀渐变掺杂，可以是水平方向阶梯分布，也可以是垂直方向阶梯分布，在阶梯分布的漂移区中加入P‑top区，该P‑top区的粒子注入面轮廓线可呈凸起状，有尖端结构。漂移区浓度阶梯分布可以降低导通电阻，同时，这种浓度阶梯状分布形式与P‑top层的同时作用可以大大提高击穿电压。

技术领域

本发明涉及功率器件领域，尤其涉及双扩散金属氧化物半导体场效应管结构及其制造方法。

背景技术

双扩散金属氧化物半导体场效应管（DMOS, Double-diffused MOSFET）器件是常用的功率器件，包括垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管（VDMOS, Vertical Double-diffused MOSFET）和横向双扩散金属氧化物半导体场效应管（LDMOS, Lateral Double-diffused MOSFET）。击穿电压是衡量LDMOS器件性能的重要参数，其通常表示的意义是在保证不被击穿的情况下，LDMOS漏极和栅极之间能够施加的最大电压。

随着技术进步，DMOS器件的击穿电压需要提高，业界通常采用RESURF技术来提高击穿电压，同时并期望打到减低导通电阻的目的。

本专利以N型LDMOS器件结构为例阐述现有DMOS结构。

发明内容

本发明提供了一种LDMOS结构及其制造方法，以提高击穿电压，并且同时以降低导通电阻，其中该LDMOS结构，包括漂移区及位于漂移区中的P-top区，该漂移区的浓度呈阶梯非均匀渐变掺杂，可以是水平方向阶梯分布，也可以是垂直方向阶梯分布，在阶梯分布的漂移区中加入P-top区，该P-top区的粒子注入面轮廓线可呈凸起状，有尖端结构。

本发明将漂移区浓度阶梯分布，在浓度不同的边界处可产生峰值电场，是电厂均匀分布，以提高击穿电压，并且由于浓度的不断提高，可以降低导通电阻，同时，这种浓度阶梯状分布形式与P-top层的边界处可产生峰值电场，共同作用可以大大提高击穿电压。并且P-top的尖端结构，可以将电场分布引向器件体内部，使电场分布均匀，也提高了器件的击穿电压。

附图说明

图1是P-top区位于漂移区浓度水平方向阶梯分布的LDMOS结构示意图。

图2是P-top区位于漂移区浓度垂直方向阶梯分布的LDMOS结构示意图。

图3是P-top区向漂移区内部凸出，呈尖端状结构的位于漂移区浓度阶梯分布的LDMOS结构示意图。

具体实施方式

在此结构中漂移区分3 段，掺杂浓度分别是N1，N2，N3，其中N1<N2<N3，在漂移区离子注入掺杂时可以使用三块模板分三次注入。并且同时在漂移区内加入p-top后,将增大栅场耗尽区的有效曲率半径,降低栅场板边缘的峰值电场强度,从而有效地提高器件的耐压

该结构是在常规结构的基础上,通过离子注入和退火实现漂移区掺杂的阶梯分布,杂质浓度从漂移区始端(栅下) 到末端(漏端) 线性阶梯增加. 在实际器件工艺中,由掩模上一系列从小到大的窗口来实现,通过增加漂移区掩模的窗口数,最终可得到漂移区掺杂浓度的近似线性分布,即阶梯数趋于无穷大；

采用阶梯分布掺杂后电场峰值除在以上两处出现，在N1与N2，N2与N3交界处也会出现，但每处峰值都比原来峰值低，这样就起到了提高击穿电压的作用。

由于浓度的递增，使得导通电阻，比均匀分布的情况下有了大幅降低。