專利名稱：一種高壓mos器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓MOS器件，尤其涉及一種高壓MOS器件。
技術(shù)背景高壓MOS器件的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。評(píng)價(jià)高壓器件的性能一般包括三個(gè)指 標(biāo)擊穿電壓，導(dǎo)通電阻和開關(guān)速度；評(píng)價(jià)高壓器件的可靠性一般包括兩個(gè)指 標(biāo)安全工作區(qū)和熱電子注入引起的性能退化。LDMOS (側(cè)面擴(kuò)散晶體管，Laterally Difftised Metal Oxide Semiconductor) 是SOI高壓智能功率集成電路的核心器件，近年來(lái)成為半導(dǎo)體功率器件研究的一 個(gè)熱點(diǎn)。LDMOS結(jié)構(gòu)的耐壓取決于器件的橫向耐壓和縱向耐壓中的較小者。器 件的橫向耐壓可以采用和體硅器件相同的技術(shù)來(lái)進(jìn)行改善，如場(chǎng)板技術(shù)。場(chǎng)板結(jié) 構(gòu)是指柵電極向漏極延伸的結(jié)構(gòu)。該電極結(jié)構(gòu)能夠減輕電流崩塌,減緩電場(chǎng)向柵 電極集中，因此實(shí)現(xiàn)了高耐壓化。圖1給出了已有的三種高壓MOS器件的結(jié)構(gòu)。其中圖1 (a)是普通的 LDMOS，圖1 (b)是利用柵極多晶硅13作為場(chǎng)板的LDMOS,這種結(jié)構(gòu)提高 了擊穿電壓，降低了導(dǎo)通電阻，缺點(diǎn)是速度不快，安全工作區(qū)較小。圖1 (c)是場(chǎng)板17和源極11聯(lián)接在一起的MOS器件，這種結(jié)構(gòu)同樣提 高了擊穿電壓，速度不受影響，缺點(diǎn)是增加了導(dǎo)通電阻。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的高壓MOS器件，其可以有效提高器件性扭 犯-為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高壓MOS器件，其至少包括柵極、源極 及漂移區(qū)，其中，該器件還包括至少兩個(gè)場(chǎng)板，所述場(chǎng)^反相互間隔一段距離分 布在漂移區(qū)的上表面，與柵極最近的場(chǎng)板與源極相連接，另一個(gè)場(chǎng)板與柵極相連。兩個(gè)場(chǎng)板均由多晶硅層構(gòu)成，厚度與柵極的多晶硅層厚度一樣。 兩個(gè)場(chǎng)板的長(zhǎng)度可以相同或不同。場(chǎng)板的長(zhǎng)度取決于漂移區(qū)的摻雜程度，漂移區(qū)摻雜越低，場(chǎng)板越長(zhǎng)，場(chǎng)板 的長(zhǎng)度范圍不超過(guò)漂移區(qū)長(zhǎng)度的三分之一。場(chǎng)板長(zhǎng)度介于漂移區(qū)長(zhǎng)度的六分之一到四分之一之間。兩個(gè)場(chǎng)板的間隔距離范圍取決于漂移區(qū)摻雜及工作狀態(tài)，不超過(guò)漂移區(qū)長(zhǎng) 度的五分之一，漂移區(qū)摻雜越低要求兩個(gè)場(chǎng)板間隔距離越遠(yuǎn)。與柵極最近的 一個(gè)場(chǎng)板與柵極的間隔距離情況取決于漂移區(qū)摻雜程度，該 間隔距離不超過(guò)漂移區(qū)長(zhǎng)度的五分之一。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的器件提高了擊穿電壓，降低了導(dǎo)通電阻，器件 速度不受影響，安全工作區(qū)較大。


通過(guò)以下對(duì)本發(fā)明一實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解其發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為圖1是現(xiàn)有技術(shù)高壓MOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明高壓MOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出一種高壓MOS器件，請(qǐng)參閱圖2，該器件至少包括源極ll、柵 極13、漂移區(qū)15、第一場(chǎng)板17及第二場(chǎng)板19。第一場(chǎng)板17和第二場(chǎng)板19均由多晶硅層構(gòu)成，厚度與柵極13的多晶硅層厚度一樣，且相互間隔一^a^巨離分布在漂移區(qū)15的上表面。其中，與柵極13最近的第一場(chǎng)板17與源極11相連 接，第二場(chǎng)板19與柵極13相連。兩個(gè)場(chǎng)板17和19的長(zhǎng)度L1和L2可以相同或不同，長(zhǎng)度L1和L2的范圍 為工藝允許的最小值至漂移區(qū)15長(zhǎng)度LS的三分之一左右，具體可根據(jù)不同的 高壓MOS器件選擇不同的長(zhǎng)度，范圍從1微米到100微米之間。兩個(gè)場(chǎng)板17和19的長(zhǎng)度L1和L2的最佳值與漂移區(qū)15的摻雜及工作狀態(tài)有關(guān)，漂移區(qū)15摻雜越低要求場(chǎng)板17和19越長(zhǎng)，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，第 一場(chǎng)板17和第二場(chǎng)板19的長(zhǎng)度Ll和L2的最佳取值范圍均為漂移區(qū)15長(zhǎng)度 LS的六分之一到四分之一。第一場(chǎng)板17和第二場(chǎng)板19的間隔距離范圍從工藝允許的最小值至漂移區(qū) 15長(zhǎng)度LS的五分之一。第一場(chǎng)板17和第二場(chǎng)板19的間隔距離的根據(jù)漂移區(qū) 15摻雜及工作狀態(tài)來(lái)確定。 一般來(lái)說(shuō)，漂移區(qū)15摻雜越低要求兩個(gè)場(chǎng)板17和 19間隔距離越遠(yuǎn)，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，第一場(chǎng)板17和第二場(chǎng)板19間隔距 離為0.2到0.6 4效米之間。第一場(chǎng)板17與柵極13的間隔距離情況與兩個(gè)場(chǎng)板17和19間隔距離相同， 取決于漂移區(qū)15摻雜及工作狀態(tài)，其范圍從工藝允許的最小值至漂移區(qū)15長(zhǎng) 度LS的五分之一。在本發(fā)明最佳實(shí)施例中，本發(fā)明的漂移區(qū)15長(zhǎng)度LS為1.6微米，兩個(gè)場(chǎng)板 的17和19長(zhǎng)度L1和L2均為0.2微米；第一場(chǎng)板17與第二場(chǎng)板19，第一場(chǎng)板 17與柵極13的間隔均為0.25微米本發(fā)明通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明的器件結(jié)構(gòu)使電場(chǎng)分布更加均勻。如果漂移區(qū) 15上加一個(gè)場(chǎng)板17，根據(jù)二維的泊松方程，場(chǎng)板17兩個(gè)邊緣的電場(chǎng)比中間的 電場(chǎng)會(huì)強(qiáng)一些，電場(chǎng)分布成U字型。如果有兩個(gè)場(chǎng)板17和19并排分布，電場(chǎng) 就會(huì)呈波浪型W分布。如果沒有場(chǎng)板的話，電場(chǎng)分布就成了A型。綜上所述， 可以看出本發(fā)明器件的電場(chǎng)分布更加均勻，從而提高了擊穿電壓。本發(fā)明的器件較現(xiàn)有^^支術(shù)另外一個(gè)優(yōu)化的性能，即大電流狀態(tài)下漂移區(qū)15 的電場(chǎng)峰值最小。電場(chǎng)峰值最小的關(guān)鍵在于多了一個(gè)與柵極13相連的第二場(chǎng)板 19。在導(dǎo)通狀態(tài)下柵極13加高電壓，第二場(chǎng)板19下面形成了一個(gè)電子的累積 層，降^f氐了導(dǎo)通電阻，同時(shí)抑制了導(dǎo)致漂移區(qū)15最右端電場(chǎng)上升的科爾刻效應(yīng) (Kirk效應(yīng))。電場(chǎng)峰值從溝道附近轉(zhuǎn)移到漂移區(qū)15的另一端。本發(fā)明的電場(chǎng) 峰值最小，從而降低了碰撞離化以及由此引起的村底電流和熱電子注入，擴(kuò)大 了器件的安全工作區(qū)和可靠性。表1是一種典型工藝條件下三種器件的模擬測(cè)試結(jié)果。表1中現(xiàn)有技術(shù)一，、 現(xiàn)有技術(shù)二以及現(xiàn)有技術(shù)三分別對(duì)應(yīng)圖1 (a)、圖1 (b)以及圖1 (c)所示的 高壓MOS器件。圖1 (b)中那個(gè)場(chǎng)板13的長(zhǎng)度為0.4微米，圖1 (c)場(chǎng)板17的長(zhǎng)度Ll是0.2微米，柵極13與場(chǎng)板17之間的間隔是0.25微米。其中四個(gè)高壓MOS器件的漂移區(qū)長(zhǎng)度LS均為L(zhǎng)6um,工作電壓V加為30 伏。本發(fā)明的高壓MOS器件中，第一場(chǎng)板17與4冊(cè)極13、第一場(chǎng)板17與第二場(chǎng) 板19之間的距離都是0.25微米，第一場(chǎng)板17與第二場(chǎng)板19的長(zhǎng)度L1和L2都 是0.2微米?？梢钥闯觯景l(fā)明器件的襯底電流最小，說(shuō)明該器件的安全工作區(qū) 域最大。表1器件結(jié)構(gòu)擊穿電壓 (伏特V)飽和電流 (微安/微米)襯底電流 (微安/微米)現(xiàn)有技術(shù)一 圖1 (a)4043821現(xiàn)有技術(shù)二圖1 (b)5051538現(xiàn)有技術(shù)三圖1 (c)4840218本發(fā)明的器件565087本發(fā)明的高壓MOS器件利用源極11和漂移區(qū)15上連接的多晶硅形成一個(gè) 場(chǎng)板17，同時(shí)在漂移區(qū)15上多形成了一個(gè)場(chǎng)板19與初f極13相連。本發(fā)明的器 件提高了擊穿電壓，降低了導(dǎo)通電阻，器件速度不受影響，安全工作區(qū)較大。
權(quán)利要求
1、一種高壓MOS器件，其至少包括柵極、源極及漂移區(qū)，其特征在于該器件還包括至少兩個(gè)場(chǎng)板，所述場(chǎng)板相互間隔一段距離分布在漂移區(qū)的上表面，與柵極最近的場(chǎng)板與源極相連接，另一個(gè)場(chǎng)板與柵極相連。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種高壓MOS器件，其特征在于兩個(gè)場(chǎng)板均由多晶 硅層構(gòu)成，厚度與柵極的多晶硅層厚度一樣。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種高壓MOS器件，其特征在于兩個(gè)場(chǎng)板的長(zhǎng)度可 以相同或不同。
4、 如權(quán)利要求3所述的一種高壓MOS器件，其特征在于場(chǎng)板的長(zhǎng)度取決于 漂移區(qū)的摻雜程度，漂移區(qū)摻雜越低，場(chǎng)板越長(zhǎng)，場(chǎng)板的長(zhǎng)度范圍不超過(guò)漂移 區(qū)長(zhǎng)度的三分之一。
5、 如權(quán)利要求4所述的一種高壓MOS器件，其特征在于場(chǎng)板長(zhǎng)度介于漂移 區(qū)長(zhǎng)度的六分之一到四分之一之間。
6、 如權(quán)利要求1所述的一種高壓MOS器件，其特征在于兩個(gè)場(chǎng)板的間隔距 離范圍取決于漂移區(qū)摻雜及工作狀態(tài)，不超過(guò)漂移區(qū)長(zhǎng)度的五分之一，漂移區(qū) 摻雜越低則兩個(gè)場(chǎng)板間隔距離越遠(yuǎn)。
7、 如權(quán)利要求6所述的一種高壓MOS器件，其特征在于兩個(gè)場(chǎng)板的間隔距 離為0.2到0.6樣t米之間。
8、 如權(quán)利要求1所述的一種高壓MOS器件，其特征在于與柵極最近的一個(gè) 場(chǎng)板與柵極的間隔距離情況取決于漂移區(qū)摻雜程度，該間隔距離不超過(guò)漂移區(qū) 長(zhǎng)度的五分之一。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高壓MOS器件，其至少包括柵極、源極及漂移區(qū)，其中，該器件還包括至少兩個(gè)場(chǎng)板，所述場(chǎng)板相互間隔一段距離分布在漂移區(qū)的上表面，與柵極最近的場(chǎng)板與源極相連接，另一個(gè)場(chǎng)板與柵極相連。兩個(gè)場(chǎng)板均由多晶硅層構(gòu)成，厚度與柵極的多晶硅層厚度一樣。兩個(gè)場(chǎng)板的長(zhǎng)度可以相同或不同。場(chǎng)板的長(zhǎng)度取決于漂移區(qū)的摻雜程度，漂移區(qū)摻雜越低，場(chǎng)板越長(zhǎng)，場(chǎng)板的長(zhǎng)度范圍不超過(guò)漂移區(qū)長(zhǎng)度的三分之一。場(chǎng)板長(zhǎng)度介于漂移區(qū)長(zhǎng)度的六分之一到四分之一之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的器件提高了擊穿電壓，降低了導(dǎo)通電阻，器件速度不受影響，安全工作區(qū)較大。
文檔編號(hào)H01L29/78GK101217160SQ200710173568
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者俊 王 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司