本申請設(shè)計功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體而言，設(shè)計一種用于降低導(dǎo)通電阻的soi?ldmos及制造方法。
背景技術(shù)：
0、技術(shù)背景
1、隨著電力電子技術(shù)近幾年的不斷發(fā)展,智能功率集成電路的概念被提出并得到廣泛關(guān)注,該技術(shù)的應(yīng)用一方面可以縮減制造成本,另一方面能夠增強(qiáng)設(shè)備可靠性,而其最大的優(yōu)勢就在于一塊芯片上可以將高壓分立器件和低壓控制電路同時集成?；诮^緣層上硅技術(shù)的橫向雙擴(kuò)散功率mosfet(ldmos)器件因其輸入阻抗較高和轉(zhuǎn)化速率更快等特點(diǎn)在功率器件應(yīng)用領(lǐng)域仍占據(jù)主要地位。同時由于soi?ldmos的電極都位于器件的表面,因此更易于與cmos集成電路工藝相兼容。
2、在功率器件結(jié)構(gòu)設(shè)計中,用來表征soi?ldmos功率器件性能的兩個重要指標(biāo)分別為擊穿電壓和比導(dǎo)通電阻,二者之間存在相互制約的矛盾關(guān)系,因此如何在不影響器件的可靠性基礎(chǔ)上,提高soi?ldmos器件反向耐壓并降低比導(dǎo)通電阻成為業(yè)界學(xué)者一直以來的研究熱點(diǎn)。
3、以傳統(tǒng)n型槽柵結(jié)構(gòu)ldmos為例,如圖1所示。其結(jié)構(gòu)組成為:
4、襯底區(qū)：p型半導(dǎo)體襯底1，其下方接有襯底電極，上方有埋氧層2。
5、漂移區(qū)：由n型輕摻雜區(qū)12組成。
6、p型體區(qū)：由p-阱區(qū)3組成。
7、源極區(qū)：由n型重?fù)诫s區(qū)7組成，和重型p摻雜區(qū)5共同接出電極16，作為源體極。
8、漏極區(qū)：由n型重?fù)诫s區(qū)9組成，其上方接出漏電極18。
9、柵極區(qū)：由二氧化硅電介質(zhì)層15及其內(nèi)部填充的金屬組成，并接出電極17，作為柵極。
10、對于p型槽柵結(jié)構(gòu)ldmos,只需將上述所有摻雜區(qū)域互取反即可。
11、傳統(tǒng)n型槽柵結(jié)構(gòu)ldmos由于僅加寬導(dǎo)通溝道寬度，并未對漂移區(qū)進(jìn)行優(yōu)化，因此漂移區(qū)仍然存在較大漂移電阻，進(jìn)而使得槽柵ldmos保持較高的導(dǎo)通功耗。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提出一種具有高性能的ldmos，通過輔助電極引入高電位漂移區(qū)，從而在低電位漂移區(qū)中形成可控的高密度電子積累層，從而降低器件的漂移區(qū)導(dǎo)通電阻，以此降低器件特征導(dǎo)通電阻，提升了器件的品質(zhì)因素，改善了擊穿電壓與導(dǎo)通電阻之間存在的折中關(guān)系，使得器件能夠在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出更好的性能。
2、本發(fā)明包括：
3、襯底，襯底上形成有埋氧層，即silicon-on-insulator(soi)。
4、硅膜層，硅膜層形成在埋氧層上，其中，硅膜層包括源區(qū)、阱區(qū)、漏區(qū)、漂移區(qū)、垂直槽柵、柵氧層和電介質(zhì)層。
5、器件頂層，器件頂層形成于硅膜層表面，其中，器件頂層包括源極、漏極、輔助電極。
6、進(jìn)一步說，在所述的硅膜層中間設(shè)置有電介質(zhì)層結(jié)構(gòu)，自源區(qū)向漏區(qū)貫穿整個器件。電介質(zhì)層結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)矩形，底部與埋氧層貼合，頂部與硅膜層頂部貼合，側(cè)面分別于器件兩側(cè)平齊。
7、進(jìn)一步說，在高電位區(qū)，于介質(zhì)層的一側(cè)刻蝕有垂直于埋氧層的垂直槽柵，通過氧化或其他介質(zhì)材料填充以及金屬填充等工藝制作成垂直槽柵結(jié)構(gòu)，槽柵底部與埋氧層表面貼合，頂部與硅膜層頂部貼合。；槽柵結(jié)構(gòu)的一側(cè)為ldmos端導(dǎo)通提供導(dǎo)通溝道，另一側(cè)為ligbt端的導(dǎo)通提供導(dǎo)通溝道。
8、進(jìn)一步說，輔助電極區(qū)位于高電位區(qū)的一側(cè)，由重?fù)诫s的p區(qū)組成，與重?fù)诫sn區(qū)共同接出并串聯(lián)二極管形成輔助電極，二極管外接反偏的輔助電壓。通過對輔助電極施加電壓，可使得高電位區(qū)電勢增高，而不影響低電位區(qū)電勢，以此來控制介質(zhì)層低電位側(cè)的電子積累效果，進(jìn)而優(yōu)化器件導(dǎo)通功耗。
9、本發(fā)明的有益效果：
10、1.本發(fā)明通過引入輔助電極19，使得被電介質(zhì)層結(jié)構(gòu)14隔開的第一漂移區(qū)12和第二漂移區(qū)13產(chǎn)生電位差，故而將第一漂移區(qū)12的電子吸引到低電位側(cè)的二氧化硅電介質(zhì)上14，形成超低阻通道，且可通過調(diào)節(jié)輔助電極19來控制電子積累層厚度，從而調(diào)節(jié)導(dǎo)通電阻大小。
11、2.此外，被電介質(zhì)層結(jié)構(gòu)14隔開的高電位側(cè)相當(dāng)于ligbt器件，輔助電極19對應(yīng)陰極，漏極18對應(yīng)于陽極，因此，高電位側(cè)存在大電流。綜上，本發(fā)明使得器件導(dǎo)通功耗極大程度降低。
1.一種帶有輔助電極以及電介質(zhì)層的槽柵soi-ldmos結(jié)構(gòu),包括襯底區(qū)、漂移區(qū)、源極區(qū)、漏極區(qū)、柵極區(qū)、電介質(zhì)層區(qū)和輔助電極區(qū),其特征在于:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型槽柵結(jié)構(gòu)ldmos，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有輔助電極結(jié)構(gòu)ldmos，其特征在于：