專利名稱：柵下體引出高可靠ldmos功率器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體地說涉及一種柵下體引出高可靠LDMOS功率器件。
背景技術(shù)：
LDMOS(Lateral Double Diffused Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物場效應(yīng)晶體管)在普通MOSFET基礎(chǔ)上，引入漂移區(qū)，得到的具備良好溫度特性的功率器件。好LDMOS是一種電壓控制器件，由于其輸入阻抗高，驅(qū)動功率低，經(jīng)過幾十年來的不斷發(fā)展，LDMOS因其優(yōu)異的性能被廣泛應(yīng)用在無線通信、醫(yī)療電子等各個領(lǐng)域中。
作為高電壓大電流的功率器件，器件的可靠性是LDMOS作為產(chǎn)品應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中最為重要的一點。工作的高壓器件內(nèi)部會產(chǎn)生較高的電場，在高電場下發(fā)生的碰撞電離現(xiàn)象產(chǎn)生的碰撞電離載流子產(chǎn)生一定大小的碰撞電流。此碰撞電流一方面自身形成漏電流，一方面使得期間內(nèi)的寄生晶體管處于亞開啟狀態(tài)，增加了器件的漏電流。如果碰撞電離進(jìn)一步增大，寄生晶體管完全開啟，器件進(jìn)入滯回區(qū)域，器件將發(fā)生損傷或燒毀。另外，器件內(nèi)部的噪聲、外部信號的過壓等因素也會造成器件寄生晶體管的開啟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，解決現(xiàn)有技術(shù)中LDMOS功率器件安全、可靠性能差的問題，提供一種柵下體引出高可靠LDMOS功率器件。本發(fā)明提供的一種柵下體弓I出高可靠LDMOS功率器件，包括在LDMOS功率器件的LDMOS柵的下方注入有體注入?yún)^(qū)；通過體引出引出并抽取所述體注入?yún)^(qū)附近載流子，控制所述體注入?yún)^(qū)附近電位。進(jìn)一步，所述體引出與源端引出短接，使得LDMOS功率器件的體注入?yún)^(qū)電位與源區(qū)電位相等。進(jìn)一步，所述體引出單獨接入一電位，當(dāng)功率器件為N型LDMOS功率器件時，接入電位應(yīng)低于源端電位，當(dāng)功率器件為P型LDMOS功率器件時，接入電位應(yīng)高于源端電位。進(jìn)一步，所述體弓丨出為導(dǎo)電金屬，包括多晶硅、鋁或銅。進(jìn)一步，所述體注入?yún)^(qū)可以通過STI隔離方式注入形成；所述STI隔離區(qū)是利用STI工藝形成至少數(shù)微米深的STI層隔離區(qū)，此深度應(yīng)大于漂移區(qū)、漏端注入?yún)^(qū)及所述體接觸區(qū)體注入?yún)^(qū)的深度，用以隔離所述體接觸區(qū)體注入?yún)^(qū)和外圍其他區(qū)域。進(jìn)一步，所述STI隔離區(qū)的形狀包括四邊形、六邊形或八邊形。進(jìn)一步，所述體注入?yún)^(qū)數(shù)量為一個或一個以上，所述體注入?yún)^(qū)的數(shù)量與所述隔離區(qū)的數(shù)量相同。進(jìn)一步，所述體注入?yún)^(qū)可以通過柵變形方式注入形成；
所述柵變形是對LDMOS柵進(jìn)行物理變形以全部或局部囊括所述體注入?yún)^(qū)。進(jìn)一步，所述體注入?yún)^(qū)數(shù)量為一個或一個以上。進(jìn)一步，所述柵變形以全部或局部囊括所述提注入?yún)^(qū)的多邊形結(jié)構(gòu)包括四邊形、六邊形或八邊形。本發(fā)明提供的一種柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，通過柵變形或者STI隔離等手段，在LDMOS功率器件的柵下注入形成體接觸區(qū)域并通過金屬有效引出，抽取柵下體接觸區(qū)附件載流子，控制柵下體接觸區(qū)附件電位。通過此方法，一方面碰撞電離或器件內(nèi)噪聲產(chǎn)生的載流子在柵下附近被體引出所吸收，抑制因體電位升高而導(dǎo)致的漏電流升高，避免由噪聲電流或者碰撞電流引起的寄生晶體管開啟而導(dǎo)致的LDMOS器件損傷或燒毀；另一方面即使器件進(jìn)入回滯區(qū)域，通過此方法抬高了器件維持回滯狀態(tài)所需的電壓，擴(kuò)展了LDMOS功率器件的電學(xué)安全工作區(qū)域，增強(qiáng)了器件可靠性。


圖I為本發(fā)明實施例提供的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件的剖面示意圖；圖2為本發(fā)明實施例一所示的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件的俯視示意圖；圖3為本發(fā)明實施例二所示的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件的俯視示意圖；圖4為本發(fā)明實施例三所示的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件的俯視示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)描述。本發(fā)明提供的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，包括通過STI隔離或柵變形的方法，在LDMOS功率器件的LDMOS柵的下方注入有體注入?yún)^(qū)。然后通過體引出引出并抽取所述體注入?yún)^(qū)附近載流子，控制所述體注入?yún)^(qū)附近電位。STI隔離是利用STI工藝形成至少數(shù)微米深的STI隔離區(qū)，此STI隔離區(qū)的深度應(yīng)大于漂移區(qū)、漏端注入?yún)^(qū)及所述體接觸區(qū)體注入?yún)^(qū)的深度，STI隔離區(qū)的形狀包括四邊形、六邊形或八邊形，用以隔離所述體接觸區(qū)體注入?yún)^(qū)和外圍區(qū)域。體注入?yún)^(qū)形成的大小根據(jù)器件單指寬度確定。體注入?yún)^(qū)數(shù)量為一個或一個以上，體注入?yún)^(qū)的數(shù)量與隔離區(qū)的數(shù)量相同。柵變形是對LDMOS柵進(jìn)行物理變形以全部或局部囊括體注入?yún)^(qū)。每條LDMOS柵可以變形后獲得一個或多個體注入?yún)^(qū)。柵變形以全部或局部囊括所述提注入?yún)^(qū)的多邊形結(jié)構(gòu)包括四邊形、六邊形或八邊形。體引出為導(dǎo)電金屬，包括多晶硅、鋁、銅或其他導(dǎo)電金屬。體引出可以與源端引出短接，使得LDMOS功率器件的體注入?yún)^(qū)電位與源區(qū)電位相等。體引出也可以單獨接入一電位，當(dāng)功率器件為N型LDMOS功率器件時，接入電位應(yīng)低于源端電位，當(dāng)功率器件為P型LDMOS功率器件時，接入電位應(yīng)高于源端電位。如圖I所示，19為襯底；18為外延；16為LDMOS柵；15為漂移區(qū)；13為源端注入?yún)^(qū)形成器件源端，14為漏端注入?yún)^(qū)形成器件漏端；虛線表示的體注入?yún)^(qū)域11為體注入?yún)^(qū)，與此剖面不在一平面上。例如，在N型LDMOS結(jié)構(gòu)中，在硅基P型襯底19上生長數(shù)微米厚的P型外延18，淀積多晶硅柵16之后通過擴(kuò)柵工藝在柵的一側(cè)橫向擴(kuò)散形成N型漂移區(qū)15，最后形成N型源端注入?yún)^(qū)13、N型漏端注入?yún)^(qū)14、P型體注入?yún)^(qū)域11并與導(dǎo)電金屬連接。圖I中箭頭所示為P型體注入?yún)^(qū)11吸收載流子的方向。低濃度長距離的N型漂移區(qū)15使得LDMOS器件成為一種能夠承受高電壓的功率器件。下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。實施例一如圖2所示，21為體注入?yún)^(qū)，22為LDMOS柵，23為源端注入?yún)^(qū)形成器件源端，24為漏端注入?yún)^(qū)形成器件漏端，25為漂移區(qū)，26為接觸孔。在此實施例中，每條LDMOS柵22通過變形形成一個或者多個體注入?yún)^(qū)21，LDMOS柵22在變形區(qū)域的寬度可以根據(jù)需求調(diào)節(jié)。體注入?yún)^(qū)21由接觸孔26引出，可以選擇與源端短接，或者選擇施加一定電壓，吸收LDMOS柵22下注入?yún)^(qū)21附近的載流子，抑制因體電位升高而導(dǎo)致的漏電流升高，避免由噪聲電流或者碰撞電流引起的寄生晶體管開啟而導(dǎo)致的LDMOS器件損傷或燒毀，并且抬高器件維持 回滯狀態(tài)所需的電壓，擴(kuò)展LDMOS功率器件的電學(xué)安全工作區(qū)域。在本發(fā)明的實施例中，柵變形得到的多邊形狀包括但不限于四邊形、六邊形或八邊形。實施例二 如圖3所示，31為體注入?yún)^(qū)，32為LDMOS柵，33為源端注入?yún)^(qū)形成器件源端，34為漏端注入?yún)^(qū)形成器件漏端，35為漂移區(qū)，36為接觸孔。在此實施例中，每條柵32通過變形形成一個或者多個體注入?yún)^(qū)31，此LDMOS柵22的變形區(qū)域并沒有環(huán)包體注入?yún)^(qū)31，LDMOS柵22在變形區(qū)域的寬度亦可以根據(jù)需求調(diào)節(jié)。體注入?yún)^(qū)31由接觸孔36引出，可以選擇與源端短接，或者選擇施加一定電壓，吸收LDMOS柵32之下體注入?yún)^(qū)31附近的載流子，抑制因體電位升高而導(dǎo)致的漏電流升高，避免由噪聲電流或者碰撞電流引起的寄生晶體管開啟而導(dǎo)致的LDMOS器件損傷或燒毀，并且抬高器件維持回滯狀態(tài)所需的電壓，擴(kuò)展LDMOS功率器件的電學(xué)安全工作區(qū)域。在本發(fā)明的實施例中，柵變形得到的多邊形狀包括但不限于半四邊形、半六邊形或半八邊形。實施例三如圖4所示，41為體注入?yún)^(qū)，42為LDMOS柵，43為源端注入?yún)^(qū)形成器件源端，44為漏端注入?yún)^(qū)形成器件漏端，45為漂移區(qū)，46為接觸孔，47為STI隔離區(qū)。在此實施例中，STI隔離47如圖隔離形成一個或者多個體注入?yún)^(qū)41，柵42在不影響體注入?yún)^(qū)41注入的情況下做適當(dāng)變形，建議與STI隔離區(qū)47覆蓋重合。體注入?yún)^(qū)41由接觸孔46引出，可以選擇與源端短接，或者選擇施加一定電壓，吸收柵42之下注入?yún)^(qū)41附近的載流子，抑制因體電位升高而導(dǎo)致的漏電流升高，避免由噪聲電流或者碰撞電流引起的寄生晶體管開啟而導(dǎo)致的LDMOS器件損傷或燒毀，并且抬高器件維持回滯狀態(tài)所需的電壓，擴(kuò)展LDMOS功率器件的電學(xué)安全工作區(qū)域。在本發(fā)明的實施例中，STI隔離區(qū)47的形狀包括但不限于四邊形、六邊形或八邊形。本發(fā)明提供的一種柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，通過柵變形或者STI隔離等手段，在LDMOS功率器件的柵下注入形成體接觸區(qū)域并通過金屬有效引出，抽取柵下體接觸區(qū)附件載流子，控制柵下體接觸區(qū)附件電位。通過此方法，一方面碰撞電離或器件內(nèi)噪聲產(chǎn)生的載流子在柵下附近被體引出所吸收，抑制因體電位升高而導(dǎo)致的漏電流升高，避免由噪聲電流或者碰撞電流引起的寄生晶體管開啟而導(dǎo)致的LDMOS器件損傷或燒毀；另一方面即使器件進(jìn)入回滯區(qū)域，通過此方法抬高了器件維持回滯狀態(tài)所需的電壓，擴(kuò)展了LDMOS功率器件的電學(xué)安全工作區(qū)域，增強(qiáng)了器件可靠性。雖然關(guān)于示例實施例及其優(yōu)點已經(jīng)詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍的情況下，可以對這些實施例進(jìn)行各種變化、替換和修改。對于其他例子，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解在保持本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)的同時，工藝步驟的次序可以變化。此外，本發(fā)明的應(yīng)用范圍不局限于說明書中描述的特定實施例的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內(nèi)容，作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易地理解，對于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本發(fā)明描述的對應(yīng)實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結(jié)果，依照本發(fā)明可以對它們進(jìn)行應(yīng)用。因此，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在將這些工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟包含在其保護(hù)范圍內(nèi)。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于，包括 在LDMOS功率器件的LDMOS柵的下方注入有體注入?yún)^(qū)； 通過體引出引出并抽取所述體注入?yún)^(qū)附近載流子，控制所述體注入?yún)^(qū)附近電位。
2.如權(quán)利要求I所述的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于 所述體引出與源端引出短接，使得LDMOS功率器件的體注入?yún)^(qū)電位與源區(qū)電位相等。
3.如權(quán)利要求I所述的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于 所述體引出單獨接入一電位，當(dāng)功率器件為N型LDMOS功率器件時，接入電位應(yīng)低于源端電位，當(dāng)功率器件為P型LDMOS功率器件時，接入電位應(yīng)高于源端電位。
4.如權(quán)利要求2或3所述的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于 所述體弓I出為導(dǎo)電金屬，包括多晶硅、鋁或銅。
5.如權(quán)利要求4所述的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于 所述體注入?yún)^(qū)可以通過STI隔離方式注入形成； 所述STI隔離區(qū)是利用STI工藝形成至少數(shù)微米深的STI層隔離區(qū)，此深度應(yīng)大于漂移區(qū)、漏端注入?yún)^(qū)及所述體接觸區(qū)體注入?yún)^(qū)的深度，用以隔離所述體接觸區(qū)體注入?yún)^(qū)和外圍其他區(qū)域。
6.如權(quán)利要求5所述的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于 所述STI隔離區(qū)的形狀包括四邊形、六邊形或八邊形。
7.如權(quán)利要求6所述的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于 所述體注入?yún)^(qū)數(shù)量為一個或一個以上，所述體注入?yún)^(qū)的數(shù)量與所述隔離區(qū)的數(shù)量相同。
8.如權(quán)利要求4所述的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于 所述體注入?yún)^(qū)可以通過柵變形方式注入形成； 所述柵變形是對LDMOS柵進(jìn)行物理變形以全部或局部囊括所述體注入?yún)^(qū)。
9.如權(quán)利要求8所述的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于 所述體注入?yún)^(qū)數(shù)量為一個或一個以上。
10.如權(quán)利要求9所述的柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，其特征在于 所述柵變形以全部或局部囊括所述提注入?yún)^(qū)的多邊形結(jié)構(gòu)包括四邊形、六邊形或八邊形。
全文摘要
公開了一種柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，包括在LDMOS功率器件的LDMOS柵的下方注入有體注入?yún)^(qū)；通過體引出引出并抽取所述體注入?yún)^(qū)附近載流子，控制所述體注入?yún)^(qū)附近電位。本發(fā)明提供的一種柵下體引出高可靠LDMOS功率器件，通過柵變形或者STI隔離等手段，在LDMOS功率器件的柵下注入形成體接觸區(qū)域并通過金屬有效引出，抽取柵下體接觸區(qū)附件載流子，控制柵下體接觸區(qū)附件電位，抑制了因體電位升高而導(dǎo)致的漏電流升高，避免了由噪聲電流或者碰撞電流引起的寄生晶體管開啟而導(dǎo)致的LDMOS器件損傷或燒毀，擴(kuò)展了LDMOS功率器件的電學(xué)安全工作區(qū)域，增強(qiáng)了器件可靠性。
文檔編號H01L29/78GK102623507SQ20121010380
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者姜一波, 杜寰 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所