CN102623507B - 栅下体引出高可靠ldmos功率器件 - Google Patents
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Abstract
公开了一种栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，包括：在LDMOS功率器件的LDMOS栅的下方注入有体注入区；通过体引出并抽取所述体注入区附近载流子，控制所述体注入区附近电位。本发明提供的一种栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，通过栅变形或者STI隔离等手段，在LDMOS功率器件的栅下注入形成体接触区域并通过金属有效引出，抽取栅下体接触区附件载流子，控制栅下体接触区附件电位，抑制了因体电位升高而导致的漏电流升高，避免了由噪声电流或者碰撞电流引起的寄生晶体管开启而导致的LDMOS器件损伤或烧毁，扩展了LDMOS功率器件的电学安全工作区域，增强了器件可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体地说涉及一种栅下体引出高可靠LDMOS功率器件。
背景技术
LDMOS(LateralDoubleDiffusedMetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，横向双扩散金属氧化物场效应晶体管)在普通MOSFET基础上，引入漂移区，得到的具备良好温度特性的功率器件。好LDMOS是一种电压控制器件，由于其输入阻抗高，驱动功率低，经过几十年来的不断发展，LDMOS因其优异的性能被广泛应用在无线通信、医疗电子等各个领域中。
作为高电压大电流的功率器件，器件的可靠性是LDMOS作为产品应用到工业生产和日常生活中最为重要的一点。工作的高压器件内部会产生较高的电场，在高电场下发生的碰撞电离现象产生的碰撞电离载流子产生一定大小的碰撞电流。此碰撞电流一方面自身形成漏电流，一方面使得期间内的寄生晶体管处于亚开启状态，增加了器件的漏电流。如果碰撞电离进一步增大，寄生晶体管完全开启，器件进入滞回区域，器件将发生损伤或烧毁。另外，器件内部的噪声、外部信号的过压等因素也会造成器件寄生晶体管的开启。
发明内容
本发明的目的是，解决现有技术中LDMOS功率器件安全、可靠性能差的问题，提供一种栅下体引出高可靠LDMOS功率器件。
本发明提供的一种栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，所述LDMOS功率器件的漂移区采用低掺杂浓度，包括：在LDMOS功率器件的LDMOS栅的下方注入有体注入区；
通过体引出引出并抽取所述体注入区附近载流子，控制所述体注入区附近电位；
所述体注入区可以通过栅变形方式注入形成；所述栅变形是对LDMOS栅进行物理变形以全部或局部囊括所述体注入区。
进一步，所述体引出与源端引出短接，使得LDMOS功率器件的体注入区电位与源区电位相等。
进一步，所述体引出单独接入一电位，当功率器件为N型LDMOS功率器件时，接入电位应低于源端电位，当功率器件为P型LDMOS功率器件时，接入电位应高于源端电位。
进一步，所述体引出为导电金属，包括多晶硅、铝或铜。
进一步，所述体注入区可以通过STI隔离方式注入形成；
所述STI隔离区是利用STI工艺形成至少数微米深的STI层隔离区，此深度应大于漂移区、漏端注入区及所述体注入区的深度，用以隔离所述体注入区和外围其他区域。
进一步，所述STI隔离区的形状包括四边形、六边形或八边形。
进一步，所述体注入区数量为一个或一个以上，所述体注入区的数量与所述隔离区的数量相同。
进一步，所述栅变形以全部或局部囊括所述提注入区的多边形结构包括四边形、六边形或八边形。
本发明提供的一种栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，通过栅变形或者STI隔离等手段，在LDMOS功率器件的栅下注入形成体注入区并通过金属有效引出，抽取栅下体注入区附件载流子，控制栅下体注入区附件电位。通过此方法，一方面碰撞电离或器件内噪声产生的载流子在栅下附近被体引出所吸收，抑制因体电位升高而导致的漏电流升高，避免由噪声电流或者碰撞电流引起的寄生晶体管开启而导致的LDMOS器件损伤或烧毁；另一方面即使器件进入回滞区域，通过此方法抬高了器件维持回滞状态所需的电压，扩展了LDMOS功率器件的电学安全工作区域，增强了器件可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的栅下体引出高可靠LDMOS功率器件的剖面示意图；
图2为本发明实施例一所示的栅下体引出高可靠LDMOS功率器件的俯视示意图；
图3为本发明实施例二所示的栅下体引出高可靠LDMOS功率器件的俯视示意图；
图4为本发明实施例三所示的栅下体引出高可靠LDMOS功率器件的俯视示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作详细描述。
本发明提供的栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，包括：通过STI隔离或栅变形的方法，在LDMOS功率器件的LDMOS栅的下方注入有体注入区。然后通过体引出引出并抽取所述体注入区附近载流子，控制所述体注入区附近电位。STI隔离是利用STI工艺形成至少数微米深的STI隔离区，此STI隔离区的深度应大于漂移区、漏端注入区及体注入区的深度，STI隔离区的形状包括四边形、六边形或八边形，用以隔离体注入区和外围区域。体注入区形成的大小根据器件单指宽度确定。体注入区数量为一个或一个以上，体注入区的数量与隔离区的数量相同。栅变形是对LDMOS栅进行物理变形以全部或局部囊括体注入区。每条LDMOS栅可以变形后获得一个或多个体注入区。栅变形以全部或局部囊括所述提注入区的多边形结构包括四边形、六边形或八边形。体引出为导电金属，包括多晶硅、铝、铜或其他导电金属。体引出可以与源端引出短接，使得LDMOS功率器件的体注入区电位与源区电位相等。体引出也可以单独接入一电位，当功率器件为N型LDMOS功率器件时，接入电位应低于源端电位，当功率器件为P型LDMOS功率器件时，接入电位应高于源端电位。
如图1所示，19为衬底；18为外延；16为LDMOS栅；15为漂移区；13为源端注入区形成器件源端，14为漏端注入区形成器件漏端；虚线表示的体注入区域11为体注入区，与此剖面不在一平面上。例如，在N型LDMOS结构中，在硅基P型衬底19上生长数微米厚的P型外延18，淀积多晶硅栅16之后通过扩栅工艺在栅的一侧横向扩散形成N型漂移区15，最后形成N型源端注入区13、N型漏端注入区14、P型体注入区域11并与导电金属连接。图1中箭头所示为P型体注入区11吸收载流子的方向。低浓度长距离的N型漂移区15使得LDMOS器件成为一种能够承受高电压的功率器件。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
实施例一：
如图2所示，21为体注入区，22为LDMOS栅，23为源端注入区形成器件源端，24为漏端注入区形成器件漏端，25为漂移区，26为接触孔。在此实施例中，每条LDMOS栅22通过变形形成一个或者多个体注入区21，LDMOS栅22在变形区域的宽度可以根据需求调节。体注入区21由接触孔26引出，可以选择与源端短接，或者选择施加一定电压，吸收LDMOS栅22下注入区21附近的载流子，抑制因体电位升高而导致的漏电流升高，避免由噪声电流或者碰撞电流引起的寄生晶体管开启而导致的LDMOS器件损伤或烧毁，并且抬高器件维持回滞状态所需的电压，扩展LDMOS功率器件的电学安全工作区域。
在本发明的实施例中，栅变形得到的多边形状包括但不限于四边形、六边形或八边形。
实施例二：
如图3所示，31为体注入区，32为LDMOS栅，33为源端注入区形成器件源端，34为漏端注入区形成器件漏端，35为漂移区，36为接触孔。在此实施例中，每条栅32通过变形形成一个或者多个体注入区31，此LDMOS栅22的变形区域并没有环包体注入区31，LDMOS栅22在变形区域的宽度亦可以根据需求调节。体注入区31由接触孔36引出，可以选择与源端短接，或者选择施加一定电压，吸收LDMOS栅32之下体注入区31附近的载流子，抑制因体电位升高而导致的漏电流升高，避免由噪声电流或者碰撞电流引起的寄生晶体管开启而导致的LDMOS器件损伤或烧毁，并且抬高器件维持回滞状态所需的电压，扩展LDMOS功率器件的电学安全工作区域。
在本发明的实施例中，栅变形得到的多边形状包括但不限于半四边形、半六边形或半八边形。
实施例三：
如图4所示，41为体注入区，42为LDMOS栅，43为源端注入区形成器件源端，44为漏端注入区形成器件漏端，45为漂移区，46为接触孔，47为STI隔离区。在此实施例中，STI隔离47如图隔离形成一个或者多个体注入区41，栅42在不影响体注入区41注入的情况下做适当变形，建议与STI隔离区47覆盖重合。体注入区41由接触孔46引出，可以选择与源端短接，或者选择施加一定电压，吸收栅42之下注入区41附近的载流子，抑制因体电位升高而导致的漏电流升高，避免由噪声电流或者碰撞电流引起的寄生晶体管开启而导致的LDMOS器件损伤或烧毁，并且抬高器件维持回滞状态所需的电压，扩展LDMOS功率器件的电学安全工作区域。
在本发明的实施例中，STI隔离区47的形状包括但不限于四边形、六边形或八边形。
本发明提供的一种栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，通过栅变形或者STI隔离等手段，在LDMOS功率器件的栅下注入形成体接触区域并通过金属有效引出，抽取栅下体接触区附件载流子，控制栅下体接触区附件电位。通过此方法，一方面碰撞电离或器件内噪声产生的载流子在栅下附近被体引出所吸收，抑制因体电位升高而导致的漏电流升高，避免由噪声电流或者碰撞电流引起的寄生晶体管开启而导致的LDMOS器件损伤或烧毁；另一方面即使器件进入回滞区域，通过此方法抬高了器件维持回滞状态所需的电压，扩展了LDMOS功率器件的电学安全工作区域，增强了器件可靠性。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。
因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，所述LDMOS功率器件的漂移区采用低掺杂浓度，其特征在于，包括：
在LDMOS功率器件的LDMOS栅的下方注入有体注入区；
通过体引出引出并抽取所述体注入区附近载流子，控制所述体注入区附近电位；
所述体注入区可以通过栅变形方式注入形成；
所述栅变形是对LDMOS栅进行物理变形以全部或局部囊括所述体注入区。
2.如权利要求1所述的栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于：
所述体引出与源端引出短接，使得LDMOS功率器件的体注入区电位与源区电位相等。
3.如权利要求1所述的栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于：
所述体引出单独接入一电位，当功率器件为N型LDMOS功率器件时，接入电位应低于源端电位，当功率器件为P型LDMOS功率器件时，接入电位应高于源端电位。
4.如权利要求2或3所述的栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于：
所述体引出为导电金属，包括多晶硅、铝或铜。
5.如权利要求4所述的栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于：
所述体注入区可以通过STI隔离方式注入形成；
所述STI隔离区是利用STI工艺形成至少数微米深的STI层隔离区，此深度应大于漂移区、漏端注入区及所述体注入区的深度，用以隔离所述体注入区和外围其他区域。
6.如权利要求5所述的栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于：
所述STI隔离区的形状包括四边形、六边形或八边形。
7.如权利要求6所述的栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于：
所述体注入区数量为一个或一个以上，所述体注入区的数量与所述隔离区的数量相同。
8.如权利要求7所述的栅下体引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于：
所述栅变形以全部或局部囊括所述体注入区的多边形结构包括四边形、六边形或八边形。
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