一种自适应超结LDMOS结构的制作方法

本发明属于电子元器件、半导体、集成电路领域，特别涉及一种自适应超结ldmos结构。

背景技术：

1、ldmos，即 lateral diffused metal-oxide-semiconductor field-effecttransistor，是一种广泛用于电机驱动、开关电源和各类功率变换的半导体器件，尤其适合于高功率、高效率的应用。如图1所示的ldmos器件通过控制半导体器件的栅极-源极电位差来控制通过该器件的开关，利用内置的漂移区进行高电压的耐受。然而，高电压需要低浓度的漂移区，而漂移区杂质浓度过低则会导致比导通电阻增大从而增加ldmos的导通损耗。因此，提出了超结结构作为解决上述难题的一种有效技术方案，是功率半导体器件里程碑式的发明。虽然超结结构对纵向器件效果很好，但对于横向器件来讲，超结结构受制于耐压层的形状，难以发挥出最大能力。而且传统的超结ldmos不管处于开态还是关态，超结结构是固定不变的，无法随着外部电压的变化而变化，因此存在一个极限值，无法自适应于外部电压的变化，使得应用存在局限性。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出一种自适应超结ldmos结构，可以随着外部电压的变化自适应改性超结结构的状态，不仅可以通过超结结构的辅助耗尽功能提升ldmos器件的性能，从而可以在保证器件耐压的情况下，利用栅极对超结区的反型，实现ldmos更低的比导通电阻。

2、本发明中主要采用的技术方案为：

3、一种自适应超结ldmos结构，包括：第一导电类型衬底，在所述第一导电类型衬底上方设置有第二导电类型外延层，所述第二导电类型外延层表面设置有预设结深的第一导电类型体区，所述第一导电类型体区表面设置有相切的第一导电类型背栅注入区和第二导电类型源极注入区；

4、所述第二导电类型外延层的上表面内设有超结区，且位于第一导电类型体区的右侧；

5、在超结区中，设置有沿所述超结区纵向一一交替分布的m列第一导电类型超结区和第二导电类型超结区。

6、优选地，所述第一导电类型超结区纵向截面宽度与所述第二导电类型超结区的纵向截面宽度相同。

7、优选地，所述第二导电类型外延层的上表面上设置有场氧化层，所述第二导电类型源极注入区右侧与第一导电类型体区右侧之间的表面上方设置为栅氧化层ⅰ，超结区中第一导电类型超结区上方区域内的表面上方设置为栅氧化层ⅱ。

8、优选地，所述第一导电类型超结区纵向截面宽度大于所述第二导电类型超结区的纵向截面宽度。

9、优选地，所述第二导电类型外延层的上表面上设置有场氧化层，所述第二导电类型源极注入区右侧与第一导电类型体区右侧之间表面上方设置为栅氧化层ⅰ，超结区上方区域内的表面上方均设置为栅氧化层ⅱ。

10、优选地，所述栅氧化层ⅰ和栅氧化层ⅱ上方均制作有栅极多晶硅，且栅氧化层ⅱ上方的栅极多晶硅沿横向延伸与栅氧化层ⅰ上方的栅极多晶硅连接。

11、优选地，同一层的所述第一导电类型杂质区和所述第二导电类型杂质区的结深相同。

12、优选地，所述第二导电类型外延层表面在位于超结区的右侧设置有第二导电类型漏极注入区。

13、优选地，还包括源极金属和漏极金属，所述源极金属穿过所述场氧化层与所述第一导电类型背栅注入区和第二导电类型源极注入区接触，所述漏极金属穿过所述场氧化层与所述第二导电类型漏极注入区接触。

14、优选地，所述第一导电类型为p型，所述第二导电类型为n型；或，所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型。

15、有益效果：本发明提供一种自适应超结ldmos结构，与现有技术相比，具有如下优点：

16、（1）本发明通过在漂移区中进行超结结构的二维布置，使器件耐压层在横向上产生超结作用，利用超结结构npnp两两耗尽，增强该区域的耗尽程度，从而大大增加器件耐压性能；

17、（2）本发明在超结结构上布置有一定厚度的栅氧化层，并与栅极多晶硅联通，使器件开启时，在超结的第一导电类型区发生反型，形成多条沟道，将原来的超结结构变成了半导体结构，从而获得更低的比导通电阻，实现更低的导通损耗。

技术特征：

1.一种自适应超结ldmos结构，其特征在于，包括：第一导电类型衬底，在所述第一导电类型衬底上方设置有第二导电类型外延层，所述第二导电类型外延层表面设置有预设结深的第一导电类型体区，所述第一导电类型体区表面设置有相切的第一导电类型背栅注入区和第二导电类型源极注入区；

2.根据权利要求1所述的自适应超结ldmos结构，其特征在于，所述第一导电类型超结区纵向截面宽度与所述第二导电类型超结区的纵向截面宽度相同。

3.根据权利要求2所述的自适应超结ldmos结构，其特征在于，所述第二导电类型外延层的上表面上设置有场氧化层（600），所述第二导电类型源极注入区右侧与第一导电类型体区右侧之间的表面上方设置为栅氧化层ⅰ（610），超结区（400）中第一导电类型超结区上方区域内的表面上方设置为栅氧化层ⅱ（620）。

4.根据权利要求1所述的自适应超结ldmos结构，其特征在于，所述第一导电类型超结区纵向截面宽度大于所述第二导电类型超结区的纵向截面宽度。

5.根据权利要求4所述的自适应超结ldmos结构，其特征在于，所述第二导电类型外延层的上表面上设置有场氧化层（600），所述第二导电类型源极注入区右侧与第一导电类型体区右侧之间表面上方设置为栅氧化层ⅰ（610），超结区（400）上方区域内的表面上方均设置为栅氧化层ⅱ（620）。

6.根据权利要求3或5所述的自适应超结ldmos结构，其特征在于，所述栅氧化层ⅰ和栅氧化层ⅱ上方均制作有栅极多晶硅（800），且栅氧化层ⅱ上方的栅极多晶硅沿横向延伸与栅氧化层ⅰ上方的栅极多晶硅（800）连接。

7.根据权利要求1-5任一所述的自适应超结ldmos结构，其特征在于，同一层的所述第一导电类型杂质区和所述第二导电类型杂质区的结深相同。

8.根据权利要求1-5任一所述的自适应超结ldmos结构，其特征在于，所述第二导电类型外延层表面在位于超结区（400）的右侧设置有第二导电类型漏极注入区。

9.根据权利要求1-5任一所述的自适应超结ldmos结构，其特征在于，还包括源极金属（710）和漏极金属（720），所述源极金属（710）穿过所述场氧化层（600）与所述第一导电类型背栅注入区和第二导电类型源极注入区接触，所述漏极金属（720）穿过所述场氧化层（600）与所述第二导电类型漏极注入区接触。

10.根据权利要求1-5任一所述的自适应超结ldmos结构，其特征在于，所述第一导电类型为p型，所述第二导电类型为n型；或，所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型。

技术总结本发明公开了一种自适应超结LDMOS结构，包括：第一导电类型衬底，在第一导电类型衬底上方设置有第二导电类型外延层，第二导电类型外延层表面设置有预设结深的第一导电类型体区，第一导电类型体区表面设置有相切的第一导电类型背栅注入区和第二导电类型源极注入区；第二导电类型外延层的上表面内设有超结区，且位于第一导电类型体区的右侧；在超结区中，设置有沿超结区纵向一一交替分布的m列第一导电类型超结区和第二导电类型超结区。本发明可以随着外部电压的变化自适应改性超结结构的状态，不仅可以通过超结结构的辅助耗尽功能提升LDMOS器件的性能，从而可以在保证器件耐压的情况下，利用栅极对超结区的反型，实现LDMOS更低的比导通电阻。技术研发人员：孙明光,李振道,朱伟东受保护的技术使用者：江苏应能微电子股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17