[发明专利]雪崩鲁棒性LDMOS

说明书

一种半导体设备包括形成在衬底上方的有源区。所述有源区包括FET和二极管。所述FET包括一个或多个FET指。每个FET指包括FET源极区、FET漏极区和横向FET栅极电极。所述二极管包括一个或多个二极管指。所述二极管指中的每一个包括电耦合到所述FET源极区的二极管阳极区、电耦合到所述FET漏极区的二极管阴极区以及电耦合到所述二极管阳极区并与所述横向FET栅极电极电隔离的横向二极管栅极电极。所述FET指为所述半导体设备的有源指，并且所述二极管指为所述半导体设备的虚设指。所述二极管被配置为钳位跨所述FET漏极区和所述FET源极区产生的最大电压。

相关申请

本申请要求2018年4月4日提交的且名称为“雪崩鲁棒性LDMOS(AVALANCHE ROBUSTLDMOS)”的美国非临时申请No.15/945,588的优先权；所述申请据此出于所有目的而以引用方式并入。

背景技术

金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)一般包括栅极电极、源极区、漏极区和体区。源极区和漏极区为第一导电类型，并且体区为第二导电类型。在一些MOSFET设备中，第一导电类型为n型，并且第二导电类型为p型。在其他MOSFET设备中，这种关系是反转的。当MOSFET设备响应于所施加的栅极电压而处于导通状态时，在栅极下方的体区中以及在漏极区与源极区之间形成沟道区。电流在沟道区中流动。当MOSFET设备处于截止状态时，沟道区不存在，且因此电流将不会在漏极区和源极区之间流动。然而，如果跨MOSFET的漏极区和源极区施加超过击穿电压的反向偏置电压，则不管是否向栅极电极施加了电压，都会在源极区和漏极区之间流过大的不受控制的电流。随着反向偏置电压增加到高于击穿电压，可能会发生雪崩击穿事件。在雪崩击穿事件期间，流过MOSFET的电流会以增加的速率增加，并且可能会迅速超过MOSFET的最大额定电流。因此，MOSFET通常会被损坏或完全毁坏。

横向扩散MOSFET(LDMOS)为某一类MOSFET，其另外包括横向轻掺杂漏极(LDD)区，以使半导体设备的击穿电压与典型MOSFET的击穿电压相比增加。LDD区为与体区相同的导电类型，但被掺杂到不同的浓度。尽管LDMOS与MOSFET相比可能具有增加的击穿电压，但如果反向偏置电压超过LDMOS的击穿电压，仍然可能会发生雪崩击穿事件。

发明内容

在一些实施方案中，一种半导体设备包括衬底和有源区。所述有源区包括形成在所述衬底上方的FET和二极管。所述FET包括形成在所述有源区中的一个或多个FET指，每个FET指具有FET源极区、FET漏极区和横向FET栅极电极。所述二极管包括形成在所述有源区中的一个或多个二极管指，每个二极管指具有电耦合到所述FET源极区的二极管阳极区、电耦合到所述FET漏极区的二极管阴极区和电耦合到所述二极管阳极区并与所述横向FET栅极电极电隔离的横向二极管栅极电极。所述FET的所述一个或多个FET指为所述半导体设备的有源指，并且所述二极管的所述一个或多个二极管指为所述半导体设备的虚设指(dummyfinger)。所述二极管被配置为钳位跨所述FET漏极区和所述FET源极区产生的最大电压。

在一些实施方案中，一种半导体设备包括衬底和形成在所述衬底上方的有源区。所述有源区包括一个或多个有源指和一个或多个二极管指。每个有源指包括有源横向栅极电极、第一导电类型的两个或更多个第一有源掺杂区以及第二导电类型的一个或多个第二有源掺杂区。每个二极管指包括二极管横向栅极电极、所述第一导电类型的一个或多个第一二极管掺杂区以及所述第二导电类型的一个或多个第二二极管掺杂区。每个有源指包括比所述二极管指更多的掺杂到所述第一导电类型的区。所述有源指包括与所述二极管指相同数量的掺杂到所述第二导电类型的区。所述有源横向栅极电极与所述二极管横向栅极电极电隔离。所述二极管横向栅极电极电耦合到所述第二二极管掺杂区中的二极管区。所述一个或多个二极管指为所述半导体设备的虚设指。所述一个或多个二极管指被配置为钳位跨所述第一有源掺杂区中的两个产生的最大电压。