一种增强抗单粒子烧毁能力的LDMOS器件

本发明涉及半导体，特别涉及一种增强抗单粒子烧毁能力的ldmos器件。

背景技术：

1、横向扩散金属氧化物半导体ldmos由于其高耐压，高频，易集成，常伴随bcd工艺集成到电源驱动等功率集成电路中。然而由于ldmos的pwell区浓度低，寄生基区体电阻高，当ldmos面临let≥75mev·cm2/mg的重离子辐射时，寄生三极管容易导通烧毁，难以实现强的抗单粒子烧毁seb能力。

2、目前传统的ldmos器件常用抑制寄生三极管导通的方法，而extended p+buried是常用的结构之一，在源极区下方注入一个p+埋层，以降低体电阻，抑制寄生三极管导通，最终提升ldmos抗单粒子烧毁能力

3、而采用extended p+buried结构的ldmos器件由于在p-body区额外注入了高掺杂的p+注入，受主浓度增加会使得p-body区与源极区的pn结耗尽层变窄，形成反型层所需求的栅极电压会降低，阈值电压会降低。p+埋层结构的ldmos的阈值电压负漂，但是导通后其源漏电流比传统型低，导通电阻更大。

4、综上所述现有的抗单粒子烧毁加固方式会引起阈值电压、导通电阻等基本电学参数退化。且非子泄放通道单一，提高ldmos抗单粒子能力一般。

技术实现思路

1、鉴于上述状况，本发明的主要目的是为了提出一种增强抗单粒子烧毁能力的ldmos器件，以解决上述技术问题。

2、本发明提出了一种增强抗单粒子烧毁能力的ldmos器件，包括衬底p-sub和设置于衬底p-sub内的第一埋层bnl和第二埋层hvnwell，第一埋层bnl和第二埋层hvnwell邻接，衬底p-sub上部设置有第一n阱和第一p阱，第一n阱与第二埋层hvnwell邻接，第一n阱上设置有第二p阱，第二p阱上设置有h型的第二p+注入区，在h型的第二p+注入区中部横向部分两侧的空白区域分别采用第一场氧区和第二场氧区进行填充。

3、其中，第一n阱和第一p阱的交界处构成寄生集电结。

4、本发明的结构从提高空穴泄放通道、提高空穴泄放速度角度出发，显著提升了ldmos的抗单粒子烧毁能力，此外还优化了漂移区的电场分布，基本不会对ldmos的导通电阻，阈值电压产生影响。

5、进一步的，第一p阱上设置有第一p+注入区、第一n+注入区和第一p-注入区，第一p-注入区嵌入在第一p+注入区内，并与第一n+注入区邻接，第一p+注入区、第一n+注入区和第一p-注入区连接源极，第一p阱和第一n+注入区边界构成寄生发射结。

6、进一步的，还包括有第一栅氧区和第一多晶硅栅区，第一多晶硅栅区设置于第一n+注入区、第二p+注入区之间，第一多晶硅栅区通过第一栅氧区分别与第一p阱和第一n阱邻接，第一n阱、第一p阱和第一n+注入区形成了npn寄生三极管结构。

7、进一步的，h型的第二p+注入区两侧纵向部分分别嵌入有第二p-注入区和第三p-注入区。

8、进一步的，第一n阱上还设置有第二n+注入区和第三n+注入区，第二n+注入区和第三n+注入区与漏极相连。

9、进一步的，衬底p-sub上部还设置有第三p+注入区，第二p-注入区、第三p-注入区、第二p+注入区、第三p+注入区与衬底极相连。

10、进一步的，第二p+注入区、第二n+注入区、第三n+注入区和第三p+注入区之间依次采用第三场氧区、第四场氧区和第五场氧区进行填充，第三p+注入区另一侧设置有第一场氧隔离区。

11、进一步的，第一场氧区和第二场氧区的末端分别沿h型的第二p+注入区纵向延伸至与衬底p-sub邻接。

12、相较于现有技术，本发明有益效果如下：

13、1、本发明通过形成一条h型泄放非平衡载流子的路径以及新增p-柱区域提升路径的非子泄放速度，从而抑制ldmos中寄生三极管发射结(第一p阱与第一n+注入区的结、)导通，最终提高了面临空间辐射时ldmos的抗单粒子烧毁能力。

14、2、本发明的第二p+注入区为h型，构成了新增的空穴泄放路径，此外还形成了类超结的结构，降低栅极多晶硅末端的峰值电场。

15、3、本发明将第一场氧区和第二场氧区填充在第二p+注入区内，进而可以得到更均匀的电场分布。

16、4、本发明的第一p-注入区、第二p-注入区和第三p-注入区用于增强空穴泄放速度且基本不会对ldmos的阈值电压等电学特性参数产生影响。

17、本发明的附加方面与优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。

技术特征：

1.一种增强抗单粒子烧毁能力的ldmos器件，其特征在于，包括衬底p-sub和设置于衬底p-sub内的第一埋层bnl和第二埋层hvnwell，第一埋层bnl和第二埋层hvnwell邻接，衬底p-sub上部设置有第一n阱和第一p阱，第一n阱与第二埋层hvnwell邻接，第一n阱上设置有第二p阱，第二p阱上设置有h型的第二p+注入区，在h型的第二p+注入区中部横向部分两侧的空白区域分别采用第一场氧区和第二场氧区进行填充。

2.根据权利要求1所述的一种增强抗单粒子烧毁能力的ldmos器件，其特征在于，第一p阱上设置有第一p+注入区、第一n+注入区和第一p-注入区，第一p-注入区嵌入在第一p+注入区内，并与第一n+注入区邻接，第一p+注入区、第一n+注入区和第一p-注入区连接源极。

3.根据权利要求2所述的一种增强抗单粒子烧毁能力的ldmos器件，其特征在于，还包括有第一栅氧区和第一多晶硅栅区，第一多晶硅栅区设置于第一n+注入区、第二p+注入区之间，第一多晶硅栅区通过第一栅氧区分别与第一p阱和第一n阱邻接。

4.根据权利要求3所述的一种增强抗单粒子烧毁能力的ldmos器件，其特征在于，h型的第二p+注入区两侧纵向部分分别嵌入有第二p-注入区和第三p-注入区。

5.根据权利要求4所述的一种增强抗单粒子烧毁能力的ldmos器件，其特征在于，第一n阱上还设置有第二n+注入区和第三n+注入区，第二n+注入区和第三n+注入区与漏极相连。

6.根据权利要求5所述的一种增强抗单粒子烧毁能力的ldmos器件，其特征在于，衬底p-sub上部还设置有第三p+注入区，第二p-注入区、第三p-注入区、第二p+注入区、第三p+注入区与衬底极相连。

7.根据权利要求6所述的一种增强抗单粒子烧毁能力的ldmos器件，其特征在于，第二p+注入区、第二n+注入区、第三n+注入区和第三p+注入区之间依次采用第三场氧区、第四场氧区和第五场氧区进行填充，第三p+注入区另一侧设置有第一场氧隔离区。

8.根据权利要求1所述的一种增强抗单粒子烧毁能力的ldmos器件，其特征在于，第一场氧区和第二场氧区的末端分别沿h型的第二p+注入区纵向延伸至与衬底p-sub邻接。

技术总结
本发明提出一种增强抗单粒子烧毁能力的LDMOS器件，包括衬底P‑SUB和设置于衬底P‑SUB内的第一埋层BNL和第二埋层HVNWELL，第一埋层BNL和第二埋层HVNWELL邻接，衬底P‑SUB上部设置有第一N阱和第一P阱，第一N阱与第二埋层HVNWELL邻接，第一N阱上设置有第二P阱，第二P阱上设置有H型的第二P+注入区，在H型的第二P+注入区中部横向部分两侧的空白区域分别采用第一场氧区和第二场氧区进行填充。本发明增加非平衡载流子泄放通道，使得重离子辐射产生的非子能从新增空穴泄放电极路径快速排出，寄生三极管更难导通，从而大幅提升LDMOS抗单粒子烧毁的能力。此外本发明结构对LDMOS的阈值电压、导通电阻参数基本无影响。

技术研发人员：陈卓俊,徐江
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/20