專利名稱：一種基于體電場調(diào)制的ldmos器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于體電場調(diào)制的LDMOS器件。
背景技術(shù)：
LDMOS(Lateral Double-diffused M0SFET，橫向擴散金屬氧化物半導(dǎo)體)器件由于源、柵和漏三個電極均在硅片的表面，易與集成電路中其他器件集成，因此常被廣泛應(yīng)用于高壓功率集成電路(PIC)中，以滿足耐高壓、實現(xiàn)功率控制等方面的要求；與晶體管相比，LDMOS在關(guān)鍵的器件特性方面，如增益、線性度、開關(guān)性能、散熱性能以及減少級數(shù)等方面具有明顯的優(yōu)勢。眾所周知，LDMOS器件的擊穿電壓(Breakdown Voltage, BV)由其橫向擊穿電壓和縱向擊穿電壓兩者中較低的一者決定；因此，優(yōu)化橫向及縱向電場是獲得較高擊穿電壓的關(guān)鍵。很多技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)用于優(yōu)化橫向電場，例如場限環(huán)、場板、橫向變摻雜、 RESURF(Reduced Surface Field，降低表面電場)等，目前橫向電場的優(yōu)化幾乎不再是問題。因此，LDMOS的擊穿電壓其實真正是受限于縱向擊穿電壓，為了得到更高的器件擊穿電壓，就必須優(yōu)化縱向電場(相對于表面的橫向電場，縱向電場位于器件內(nèi)，因此也被稱為體電場)。圖1所示為一種傳統(tǒng)的LDMOS器件的結(jié)構(gòu)，其縱向電場分布如圖2所示，由半導(dǎo)體物理可知，電壓為電場的積分，因此，圖2中的陰影部分的面積就是縱向擊穿電壓的值，這種LDMOS器件的縱向擊穿電壓相對較低；為了得到更高的器件擊穿電壓，就必須優(yōu)化縱向電場，就是要增大陰影部分的面積。張波、段寶興和李肇基在標(biāo)題為具有η+浮空層的體電場降低LDMOS結(jié)構(gòu)耐壓分析 (半導(dǎo)體學(xué)報，Vol. 27No. 4Apr. 2006)的文章中公開了一種基于浮空層降低體電場的LDMOS 結(jié)構(gòu)，該LDMOS結(jié)構(gòu)如圖3所示，其在襯底中垂直方向上增加一層或多層與襯底摻雜類型相反的摻雜層；這樣相當(dāng)于引入了多個PN結(jié)，每個PN結(jié)會引入一個電場，可把體內(nèi)的縱向電場調(diào)制成如圖4所示的分布；從圖4中可知，相比于傳統(tǒng)的LDMOS器件的結(jié)構(gòu)，其電場積分面積(即縱向擊穿電壓)有所提高，然而該電場分布并不是均勻的，電場峰值之間還有空白區(qū)域；因此，其電場積分面積還有進(jìn)一步提高的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種基于體電場調(diào)制的 LDMOS器件，進(jìn)一步提高整體器件的擊穿電壓，優(yōu)化器件的整體性能?！N基于體電場調(diào)制的LDMOS器件，包括第一導(dǎo)電類型襯底層和設(shè)于第一導(dǎo)電類型襯底上的第二導(dǎo)電類型漂移層；所述的第一導(dǎo)電類型襯底層內(nèi)設(shè)有浮空區(qū)，所述的浮空區(qū)由若干第一導(dǎo)電類型浮空層和若干第二導(dǎo)電類型浮空層在水平方向上交替疊加而成。所述的第一導(dǎo)電類型襯底層的摻雜濃度為1 X IO13 1 X K^atom/cm3。
所述的第二導(dǎo)電類型漂移層的摻雜濃度為lX1013 lXl(f°atOm/Cm3。所述的第一導(dǎo)電類型浮空層的摻雜濃度為IX IOw IX 1021atOm/cm3。所述的第二導(dǎo)電類型浮空層的摻雜濃度為IXlOw lX1021atOm/cm3。所有第一導(dǎo)電類型浮空層的摻雜濃度不完全相同；或所有第一導(dǎo)電類型浮空層的摻雜濃度完全相同且與第一導(dǎo)電類型襯底層的摻雜濃度不同。所述的第一導(dǎo)電類型襯底層的長度為0. 1 400 μ m，厚度為0. 1 1000 μ m ；所述的第一導(dǎo)電類型浮空層或第二導(dǎo)電類型浮空層的長度為0. 1 1000 μ m，厚度為0. 1 200 μ Hlo調(diào)節(jié)第一導(dǎo)電類型浮空層和第二導(dǎo)電類型浮空層的長度和厚度可優(yōu)化LDMOS器件的縱向電場，控制提高器件的縱向擊穿電壓。本發(fā)明通過在襯底層中添加交替排列的Ρ/Ν浮空區(qū)，利用電荷補償?shù)姆椒ǎ瑑?yōu)化了 LDMOS器件的縱向電場，得到均勻的縱向電場分布，提高了整體器件的擊穿電壓，進(jìn)一步優(yōu)化了器件的性能。


圖1為傳統(tǒng)LDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為傳統(tǒng)LDMOS器件的縱向電場分布圖。圖3為現(xiàn)有基于浮空層的LDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為現(xiàn)有基于浮空層的LDMOS器件的縱向電場分布圖。圖5為本發(fā)明LDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明LDMOS器件的縱向電場分布圖。圖7為傳統(tǒng)LDMOS器件、現(xiàn)有基于浮空層的LDMOS器件和本發(fā)明LDMOS器件的擊穿電流電壓曲線圖。
具體實施例方式為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖3所示，一種基于體電場調(diào)制的LDMOS器件，包括P型襯底層1 ；設(shè)于P型襯底層1上的N型漂移層2 ；從左到右依次設(shè)于N型漂移層2上的P型摻雜區(qū)7、第一氧化層12和第一 N+型重?fù)诫s區(qū)8 ；從左到右依次設(shè)于P型摻雜區(qū)7上的P+型重?fù)诫s區(qū)5、第二 N+型重?fù)诫s區(qū)6和第二氧化層13 ；設(shè)于P+型重?fù)诫s區(qū)5上的源金屬電極10 ；設(shè)于第一 N+型重?fù)诫s區(qū)8上的漏金屬電極9 ；設(shè)于第二氧化層13上的柵金屬電極11 ；P型襯底層1內(nèi)設(shè)有浮空區(qū)，浮空區(qū)由五個P型浮空層3和四個N型浮空層4在水平方向上交替疊加而成。其中Ρ型襯底層1的摻雜濃度為1. 5Χ 1014atOm/cm3，N型漂移層2的摻雜濃度為1 X 1016atom/cm3, P型浮空層3的摻雜濃度為2. 1 X 1015atom/cm3, N型浮空層4的摻雜濃度為2. 1 X 1015atom/cm3, P+型重?fù)诫s區(qū)5的摻雜濃度為5 X 1019atom/cm3，第一 N+型重?fù)诫s區(qū)8的摻雜濃度為5X 1019atom/Cm3，第二 N+型重?fù)诫s區(qū)6的摻雜濃度為5 X 1019atOm/cm3， P型摻雜區(qū)7的摻雜濃度從上往下成高斯分布，表面摻雜濃度為1. 5X 1017atOm/Cm3。P型襯底層1的長度為95 μ m,厚度為80 μ m ;P型浮空層3和N型浮空層4的長度為55 μ m，厚度為5μπι。本實施方式的LDMOS器件通過在襯底中添加交替排列的Ρ/Ν浮空區(qū)，利用電荷補償原理，優(yōu)化縱向電場，可得到如圖6所示的均勻的縱向電場分布，其電場積分面積(即縱向擊穿電壓)相對傳統(tǒng)LDMOS器件和現(xiàn)有基于浮空層的LDMOS器件明顯提高。對傳統(tǒng)LDMOS器件、現(xiàn)有基于浮空層的LDMOS器件和本實施方式LDMOS器件分別進(jìn)行擊穿仿真，三者的擊穿電流電壓曲線如圖7所示；A為傳統(tǒng)LDMOS器件的擊穿電流電壓曲線，B為現(xiàn)有基于浮空層的LDMOS器件的擊穿電流電壓曲線，C為本實施方式LDMOS器件的擊穿電流電壓曲線；可發(fā)現(xiàn)本實施方式LDMOS器件的擊穿電流電壓的性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng) LDMOS器件和現(xiàn)有基于浮空層的LDMOS器件。
權(quán)利要求
1.一種基于體電場調(diào)制的LDMOS器件，包括第一導(dǎo)電類型襯底層和設(shè)于第一導(dǎo)電類型襯底上的第二導(dǎo)電類型漂移層；其特征在于所述的第一導(dǎo)電類型襯底層內(nèi)設(shè)有浮空區(qū)，所述的浮空區(qū)由若干第一導(dǎo)電類型浮空層和若干第二導(dǎo)電類型浮空層在水平方向上交替疊加而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體電場調(diào)制的LDMOS器件，其特征在于所述的第一導(dǎo)電類型襯底層的摻雜濃度為1 X IO13 1 X 1022atOm/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體電場調(diào)制的LDMOS器件，其特征在于所述的第二導(dǎo)電類型漂移層的摻雜濃度為ι χ IO13 1 X l(f°at0m/Cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體電場調(diào)制的LDMOS器件，其特征在于所述的第一導(dǎo)電類型浮空層的摻雜濃度為lX1014 lX1021atom/Cm3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體電場調(diào)制的LDMOS器件，其特征在于所述的第二導(dǎo)電類型浮空層的摻雜濃度為lX1014 lX1021atom/Cm3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體電場調(diào)制的LDMOS器件，其特征在于所述的第一導(dǎo)電類型襯底層的長度為0. 1 400 μ m,厚度為0. 1 1000 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體電場調(diào)制的LDMOS器件，其特征在于所述的第一導(dǎo)電類型浮空層或第二導(dǎo)電類型浮空層的長度為0. 1 ΙΟΟΟμπι，厚度為0. 1 200μπι。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于體電場調(diào)制的LDMOS器件，包括第一導(dǎo)電類型襯底層和設(shè)于第一導(dǎo)電類型襯底上的第二導(dǎo)電類型漂移層；第一導(dǎo)電類型襯底層內(nèi)設(shè)有浮空區(qū)，浮空區(qū)由若干第一導(dǎo)電類型浮空層和若干第二導(dǎo)電類型浮空層在水平方向上交替疊加而成。本發(fā)明通過在襯底層中添加交替排列的P/N浮空區(qū)，利用電荷補償?shù)姆椒?，?yōu)化了LDMOS器件的縱向電場，得到均勻的縱向電場分布，提高了整體器件的擊穿電壓，進(jìn)一步優(yōu)化了器件的性能。
文檔編號H01L29/06GK102306659SQ201110265578
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者張世峰, 張斌, 胡佳賢, 韓雁 申請人:浙江大學(xué)