[发明专利]一种抗辐照双栅LDMOS器件结构

说明书

本发明提供一种抗辐照双栅LDMOS器件结构，包括P型衬底、P阱、N型漂移区；源区P+注入、右侧源区N+注入、N+注入、薄栅氧化层、NMOS多晶硅、LDMOS厚栅氧化层、LDMOS多晶硅、LDMOS场氧化层、漏极N+注入，本发明和传统的BCD工艺相兼容，不需要添加任何特殊的工艺步骤；本发明提出的结构，在不改变器件宽长比的情况下，采用了薄栅NMOS作为控制常规LDMOS漏电流从漏极流向源极的开关，能够降低总剂量辐照后产生的泄漏电流，提高总剂量的抗辐照能力。

技术领域

本发明涉及一种功率管，特别涉及一种能降低总剂量辐照后阈值电压漂移量的功率管器件结构。

背景技术

LDMOS(Lateral Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor),相比于VDMOS(Vertical Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor),其更容易与CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)工艺相兼容。因此LDMOS在集成电路中的也被广泛应用于各种功率转换的集成电路中，如开关电源电路、LDO电路、充电电路等。

当LDMOS器件运用在航天器的开关电源、LDO、充电电路上时，必然受扰辐照的影响。宇宙空间中存在大量的带电粒子和宇宙射线，这些带电粒子和高能射线会导致LDMOS器件的电性参数发生退化，称之为总剂量效应，主要表现有阈值电压降低、跨导降低、亚阈值电流增大、1/f噪声增加，严重的甚至导致元器件完全失效，大幅降低了器件的可靠性。

如图1所示为常规的N型LDMOS的俯视图，图2为图1在C1位置的剖面图。图2包括了位于最下方的P型衬底1，P型存底左上方的P阱2，位于P+注入的右侧的源区N+注入3，位于P阱左上方的源区P+注入4，位于P阱和N漂移区上方的LDMOS厚栅氧化层8，位于栅氧化层上方的LDMOS多晶硅9，位于N漂移区上方的LDMOS场氧化层10，位于N漂移区右上方的漏极N+注入11以及N型漂移区12；常规LDMOS器件边缘处截面图C2如图3所示，在总剂量的作用下，LDMOS边沿的LOCAS部分和场氧化层中俘获了大量空穴，在空穴的作用下，使得Si表面发生反型，形成了漏到源的泄漏电流，致使LDMOS关态电流增加，阈值电压减小，甚至变为负值，这会导致电路功能紊乱，造成灾难性的后果。

目前针对上述问题，提供一种具有双栅结构的抗总剂量阈值电压漂移的LDMOS器件。

发明内容

本发明的目的，是针对LDMOS的LOCAS和场氧中俘获的大量空穴电荷，导致LDMOS边缘出现漏电的问题，提出一种可行的不同于现行LDMOS结构，用于减小总剂量辐照后阈值电压漂移的新结构。

为了达到上述目的，本发明技术方案如下：

一种抗辐照双栅LDMOS器件结构，包括位于底部的P型衬底1；P衬底1左上方的P阱2；P衬底1右上方的N型漂移区12；P阱内左上方的源区P+注入4；位于源区P+注入4的右侧源区N+注入3；位于源区N+注入3的右侧的N+注入5；位于P阱2上方，N+注入3和N+注入5之间的薄栅氧化层6；位于薄栅氧化层6上方的NMOS多晶硅7；位于P阱2和N型漂移区12之上的LDMOS厚栅氧化层8；位于LDMOS厚栅氧化层8上方的LDMOS多晶硅9；位于N型漂移区12上方的LDMOS场氧化层10；位于N型漂移区12右上方的漏极N+注入11，LDMOS厚栅氧化层8的厚度大于薄栅氧化层6。

作为优选方式，器件结构的电路包括NMOS管13、LDMOS管14、分压电阻R1以及R2，电路连接为NMOS13的源极S1和电阻R1的左端共同连接到地，NMOS13的栅极G1连接到电阻R1的右端，同时连接到电阻R2的左端；LDMOS14的源极S2连接NMOS的漏极D1,漏极D2连接到电源电压VDD，栅极G2连接电阻R2的右端同时连接到输入端口VG2。