[发明专利]带有含漏扩展区的MOST的高压半导体器件

说明书

本发明涉及到一种半导体中含有一个第一导电类型表面区的半导体器件，此表面区邻接于表面且其中形成有一个场效应晶体管，而场效应晶体管带有隔离栅、在表面区中带有与第一导电类型相反的第二导电类型的源区和漏区以及一个第二导电类型的漏扩展区（它邻接于漏区和表面，掺杂浓度比漏区低并沿源区的方向纵向延伸）、有一个位于漏扩展区和源区之间的第一导电型沟道区、并且有一个位于沟道区之上而用隔离层同沟道区分开的栅电极。

这种半导体器件作为高压开关元件是特别有用的，例如在汽车、电视机和音频功率放大器中的应用。

欧洲专利60429号在开始部分公布了一种器件。在这种器件中，在栅极和相对地重掺杂的漏区之间形成了一个导电类型与重掺杂的漏区相同但掺杂浓度比重掺杂漏区低的漏扩展区。表面区与源区电互连。从某一漏电压（即源区与漏区之间的电压）开始，当表面区和漏扩展区之间的pn结被阻塞时，由于耗尽区从被阻塞的pn结扩大，漏扩展区被夹断，从而使漏区一侧处的表面场强降低而源区和漏区之间发生击穿电压）升高。

虽然用此法可获得高的漏击穿电压，但在实践中，高的击穿电压伴随着较高的源--漏电阻，即晶体管的导通电阻Ron高。这是因为漏扩展区的掺杂较轻会导致漏扩展区的充分耗尽。然而轻掺杂导致漏扩展区的高电阻。而且在实践中为了在漏扩展区中形成所希望的轻掺杂，附加的掺杂步骤常常是必须的。这种附加掺杂步骤使工艺流程更为复杂和昂贵，因而是不希望的。

本发明的特别目的是提供一种半导体器件，它的漏击穿电压和导通电阻可在宽范围内变化，特别好的是不必附加的工艺步骤。

本发明基于这样一种认识，即赋予漏扩展区一个不同的几何形状就可达到上述目的。根据本发明，为此目的的器件的特征是：漏扩展区包含许多第二导电类型的区域，这些区域从沟道区延伸到漏区，且其宽度和掺杂浓度要做到当表面区和漏扩展区之间的被阻塞的pn结上的电压差升高时，在发生漏击穿之前，漏扩展区至少要局部地完全耗尽。

根据本发明的方法，使选择区域的数目和宽度作为器件的附加参数成为可能。人们惊奇地发现本发明的器件能够具有用连续性漏扩展区无法实现的漏击穿电压和导通电阻值。可以认为本发明器件中区域的耗尽是从垂直方向的区域下侧和横向方向的区域侧面二个方向发生的。由于这一所谓的多维耗尽，甚至在各个区域掺杂水平较高的情况下也能够发生完全的耗尽，以致靠近漏扩展区处的电场保持较弱，从而获得较高的漏击穿电压。由于各区域中掺杂较重，器件的导通电阻较低。

各个区域可用较简单的方法来制作而不需附加的工艺步骤，其中在漏扩展区掺杂步骤中形成一个带有很多区域的漏扩展区以取代连续性漏扩展区。通过制作各区域过程中掺杂原子的横向和纵向扩散，可以获得较低的掺杂水平。这一低的掺杂水平提高了漏击穿电压，从而提供了仍利用标准掺杂步骤来获得击穿电压较高的器件的另一些可能性（在标准掺杂步骤中，较大量的掺杂原子被离子注入）。器件的导通电阻只轻微地受扩散的影响。

在第一实施例中，各区的宽度约等于漏扩展区的深度，而掺杂浓度从各区的中心向边缘下降。这种区域可用简单方法制作，例如通过离子注入和随后的扩散来提供掺杂原子。从注入区域的扩散则导致掺杂浓度向区域边缘下降。通常，各个区域的位置基本上彼此相靠。在这种漏扩展区形状中，半导体的表面区得到了最佳的利用。较小的区域间距已导致多维耗尽和漏击穿电压的改善。

在另一实施例中，区域的宽度从沟道区向漏区增加。这一实施例提供了下述优点，即比之区域宽度恒定的情况，漏击穿电压提高了。由于区域宽度从沟道区向漏区增加，电场分布得更为均匀，以致降低了电场的最大值因而在更高的电压下才发生漏击穿。还有一个优点是：由于区域宽度的增加使各区域的电阻小于宽度恒定的各区域的电阻，晶体管的导通电阻变小了。

在另一个实施例中，各区域由邻接沟道区的那部分漏扩展区中的第二导电型区域实行互连。这样，沟道区就成为一个连续性区域，即电流可在沟道的整个宽度内而不仅是在各区域处从源流向漏扩展区，这就造成一个更陡的晶体管。为实现高的漏击穿电压，可能希望使用另一些方法来耗尽邻接于沟道区的漏扩展区。在这部分漏扩展区之上用一个场极电极就可达到这一目的，此场极电极绝缘于漏扩展区且电连接于源区域栅电极。在衬底和表面区之间的边界上形成一个第一导电类型重掺杂层，也可以耗尽这部分漏扩展区。这一重掺杂层则延伸到邻接沟道区的那部分漏扩展区之下。邻接沟道区的漏扩展区部分就从重掺杂区被额外地耗尽，以致在这部分漏扩展区将不出现过早的击穿。