[发明专利]一种具有交错槽栅结构的横向双扩散金属氧化物半导体器件

说明书

本发明是一种具有交错槽栅结构的横向双扩散金属氧化物半导体器件，在P型体区(11)内设有N型源区(12)、第一P型源区(13A)、第一P型源区(13B)和沟槽多晶硅栅极(8C)，所述沟槽多晶硅栅极(8C)位于N型源区(12)内，沟槽多晶硅栅极(8C)的槽底延伸至高压N型区(2)，在N型源区(12)、第一P型源区(13A)和第二P型源区(13B)上分别设有第一源极金属接触(9A)、第二源极金属接触(9B)。本发明结构与传统LDMOS器件相比，可以实现在相同击穿电压下，更低的特征导通电阻。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件领域，是一种具有交错槽栅结构的横向双扩散金属氧化物半导体器件。

背景技术

随着半导体技术的持续发展与进步，功率半导体器件已经成为现代工业不可缺少的重要电子元件。横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Lateral Double-DiffusedMOSFET，简称LDMOS)在功率半导体器件中占有重要地位。LDMOS器件具有开关频率高、可靠性高、易驱动等特点。同时，由于其与CMOS制造工艺兼容，LDMOS器件具有更加低廉的制造成本和更高的集成性，被广泛应用于移动通信、汽车电子、航空航天等领域。

在广泛应用于现代工业的过程中，开发出具有高性能的功率半导体器件成为了行业所趋。特征导通电阻与器件功耗有直接关系，特征导通电阻越小器件功耗越低，因此特征导通电阻(R_on,sp)的大小成为衡量一个功率半导体器件性能的重要指标。由于击穿电压的增加，LDMOS器件需要降低漂移区浓度或者增加器件长度，这样会使得器件导通期间内部电流下降而造成特征导通电阻(R_on,sp)的增加。为应对这一问题，诸多技术被提出并应用于LDMOS器件中，其中沟槽技术尤为重要。

槽栅结构是在LDMOS器件中设置一个多晶硅填充的沟槽作栅极。在器件开启时，槽栅侧壁上的P型体区反型形成额外的电流通路，电流经由器件体内被漏区收集，可显著提升器件电流密度，从而降低了器件的特征导通电阻(R_on,sp)。

所以，改变器件的槽栅结构，可以增加器件在导通时体内的电流密度，从而在不改变耐压结构的同时有效降低特征导通电阻(R_on,sp)。

发明内容

技术问题：为了在器件达到一定的击穿电压(BV)的条件下，有效降低特征导通电阻(R_on,sp)从而获得更好的性能，本发明提供一种具有交错槽栅结构的横向双扩散金属氧化物半导体器件。在耐压结构不变的情况下缩短了器件尺寸。该发明相比传统的LDMOS器件可以在同等击穿电压下有效提高器件的导通电流，从而降低特征导通电阻(R_on,sp)。

技术方案：本发明的一种具有交错槽栅结构的横向双扩散金属氧化物半导体器件采用的技术方案如下：

该器件以P型衬底为衬底，在P型衬底的上方设有高压N型区，在高压N型区内设有P型体区和左右对称设置的第一N型漂移区、第二N型漂移区，在第一N型漂移区、第二N型漂移区内分别设有第一N型漏区、第二N型漏区，在第一N型漏区、第二N型漏区上分别设有第一漏极金属接触、第二漏极金属接触，在第一N型漂移区、第二N型漂移区表面分别设有第一场氧化层、第二场氧化层，在第一场氧化层、第二场氧化层上方分别设有第一源级场板、第二源级场板；在P型体区和第一N型漂移区、第二N型漂移区上表面还分别设有第一栅极氧化层、第二栅极氧化层，在第一栅极氧化层、第二栅极氧化层上方分别覆盖有第一多晶硅栅极、第二多晶硅栅极；在P型体区内设有N型源区、第一P型源区、第二P型源区和沟槽多晶硅栅极，所述沟槽多晶硅栅极位于N型源区内，沟槽多晶硅栅极的槽底延伸至高压N型区，在N型源区、第一P型源区和第二P型源区上分别设有第一源极金属接触、第二源极金属接触。

所述沟槽多晶硅栅极在器件宽度上等间隔分布，在器件长度方向上呈交错分布，第一P型源区和第二P型源区位于槽栅多晶硅栅极未交错区域并与槽栅多晶硅栅极相隔一定距离。