CN102130173A - Ldmos结构 - Google Patents

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张立君
程玉华
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Shanghai Research Institute of Microelectronics of Peking University
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Abstract

本发明公开了DMOS结构及其制造方法，以提高击穿电压，其中该DMOS结构，涉及半导体60V BCD工艺中的高压器件领域，具体涉及一种带金属场板的LDMOS器件结构，此结构在不改变器件尺寸，对导通电阻及饱和电流影响较小的情况下，大幅度提高了器件的击穿电压。该方法包括调整POLY和金属场板尺寸及栅极的个数，使得器件性能参数得到较大改善。

Description

LDMOS结构
技术领域
本发明涉及功率器件领域，尤其涉及横向双扩散金属氧化物半导体场效应管结构。
背景技术
垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管(VDMOS，Vertical Double-diffusedMOSFET)。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，LDMOS器件的击穿电压需要提高，业界通常在LDMOS器件漂移区中添加一个或多个阱，其中阱的极型和漂移区极型相反，例如若漂移区是N型，则阱为P型。
图1是现有技术中N型LDMOS器件的结构示意图，击穿电压和导通电阻是衡量LDMOS性能的主要技术指标，传统的LDMOS结构将多晶扩展到漂移区的场氧化层11上面充当场极板以提高击穿电压，场极板12的长度增加可以提高器件的耐压性能，但会增加芯片面积和导通电阻，所以LDMOS的耐压和导通电阻间存在折中矛盾。目前的做法是，设计最佳的场极板长度，以便在满足一定击穿电压的前提下，得到最小的导通电阻。本发明以目前BCD工艺中的LDMOS为基础，通过增加金属场板，在保持最小导通电阻的情况下，提高了器件的耐压。
发明内容
本发明提供LDMOS结构，以提高LDMOS结构的击穿电压。
本发明提供了LDMOS结构，包括调整POLY场板和金属场板尺寸及栅极的个数。
可选的，所述DMOS结构为LDMOS结构。
可选的，所述含金属场板结构的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管击穿电压小于600V。
可选的，所述含金属场板结构的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管产生于BCD的集成工艺中。
本发明实施例以传统LDMOS结构和用在高压分立器件的金属场板结构为出发点，提出了一种新颖的LDMOS结构。将其用于集成工艺LDMOS结构中，相比于传统LDMOS结构，在不影响导通电阻和饱和电流的前提下，大幅度提高了击穿电压。相比于金属场板多用于600V以上分立器件的这一普遍用途，此次将其运用到集成工艺的LDMOS结构中，工艺上不需要增加掩模版数量，且器件面积不会因此变大。
可选的，所述含金属场板结构的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管为双栅或多栅结构。
本发明实施例双栅结构或多栅，在场氧化层中间加入一段POLY作为双栅结构，与带金属场板的LDMOS工艺相比，只需稍微改动掩模版，而不需要增加掩模版数量，工艺实现简单可行。电学性能上，由于双栅结构的存在，会影响器件表面电场的分布，在POLY两端分别形成一个峰值，在相同的电压下，这些峰值可分担更多的电压，从而提高了击穿电压。
附图说明
图1是现有技术中N型LDMOS器件的结构示意图；
图2是本发明第一实施例中带金属场板N型LDMOS结构示意图；
图3是本发明第二实施例中双栅带金属场板N型LDMOS结构示意图。
具体实施方式
图2是本发明第一实施例中带金属场板N型LDMOS结构示意图，在LDNMOS结构中加入金属场板结构21之后，缩短了POLY的长度22，在POLY所覆盖区域的电场线由半导体表面指向POLY场板，相当于在半导体表面聚集了不可移动的正离子，中间的每一个正离子向左形成向左的电场，向右形成向右的电场，相互抵消，而位于边缘的正离子形成的电场无法抵消，即在POLY边缘处形成了一个电场峰值。此峰值的存在分担了一部分电压，从而将击穿电压提高了30％左右。同时，导通电阻和饱和电流基本不发生变化。
图3是本发明第二实施例中双栅带金属场板N型LDMOS结构示意图，在使用金属场板31的情况下，双栅结构32的存在使得每个栅极边缘处均可能形成电场峰值，从而表面电场的电场分布从单一峰值即尖锐电场分布转化为多个峰值即相对平坦的电场分布，从而能够承受更大的电压。
上述实施例以N型LDMOS器件为例说明上述方案，实际上对于P型LDMOS器件同样可以适用，为简便器件，本申请书不再赘述。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种可以有效提高器件击穿特性的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管结构，包括金属场板和双栅结构，其特征在于，不改变器件尺寸，对导通电阻及饱和电流影响较小的情况下，大幅度提高了器件的击穿电压。
2.如权利要求1所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管结构，其特征在于，所述器件含有金属场板结构，其普遍应用于击穿电压大于600V的器件结构中。
3.如权利要求1所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管结构，其特征在于，所述金属场板结构多产生于分立器件工艺过程，此结构中产生于集成工艺中。
4.如权利要求1所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管结构，其特征在于，所述双扩散金属氧化物半导体场效应管结构为双栅双扩散金属氧化物半导体场效应管结构。
5.如权利要求4所述的横向双栅双扩散金属氧化物半导体场效应管结构，其特征在于，所述器件含有金属场板结构，其普遍应用于击穿电压大于600V的器件结构中。
6.如权利要求4所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管结构，其特征在于，所述双扩散金属氧化物半导体场效应管结构中金属场板结构多产生于分立器件工艺过程，此结构中产生于BCD集成工艺中。
7.如权利要求4所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管结构，其特征在于，所述双扩散金属氧化物半导体场效应管结构为双栅双扩散金属氧化物半导体场效应管结构，或栅极多于两个的多栅结构。
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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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