[發明專利]用于橫向高壓器件和智能功率集成電路的厚膜SOI材料

有效

• 申請號: 201010197517.6
• 申請日: 2010-06-08
• 公開（公告）號: CN101872772A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 張海鵬;齊瑞生;洪玲偉
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，涉及面向橫向高壓器件和智能功率集成電路(SPICs)應用的具有逆向雜質濃度分布的P型硅埋層和薄隱埋氧化層的SOI(絕緣層上硅)材料。

背景技術

SOI橫向高壓器件由于其較小的體積、重量，很高的工作頻率，較高的工作溫度、很高的電流密度、較強的抗輻照能力，較低的成本和較高的可靠性，和便于智能化集成用于實現智能功率集成電路(SPICs)，作為無觸點功率電子開關、功率驅動器或者射頻(RF)功率放大晶體管在智能電力電子、高溫環境電力電子、空間電力電子、交通工具電力電子、能源、采礦和通信等技術領域中具有廣泛應用。

現有用于制作SOI橫向高壓器件的SOI材料多為厚隱埋氧化層、縱向摻雜類型單一的薄頂層硅膜SOI材料。采用這種SOI材料制作的SOI橫向高壓器件的縱向耐壓主要靠厚隱埋氧化層承擔。一方面，由于氧化層的熱導率非常低，厚度又很大，給這類高壓、大電流、高功率器件帶來嚴重的自加熱問題和苛刻的散熱條件要求，器件在使用過程中必須安裝笨重的散熱器，很不利于節能降耗、保護環境、智能功率集成和科研、技術與產業發展；另一方面，薄頂層硅膜成為降低器件通態電阻的瓶頸，限制的器件耐壓和電流容量密度的進一步提高，以及器件結構的改進，嚴重阻礙了器件產品、技術和產業的發展。

發明內容

本發明目的在于針對現有技術的不足，提出一種新型具有逆向雜質濃度分布的P型硅埋層和薄隱埋氧化層的SOI(絕緣層上硅)材料。

本發明依次包括半導體襯底、薄隱埋氧化層、P型硅隱埋層和N型頂層硅膜；薄隱埋氧化層將半導體襯底與P型硅隱埋層完全隔離，P型硅隱埋層的上表面被N型頂層硅膜完全覆蓋。

半導體襯底和N型頂層硅膜中的雜質為均勻分布；其中，半導體襯底的材料為硅，厚度為100～300μm，摻雜雜質元素為硼、摻雜濃度為10¹³～10¹⁵cm^-3；N型頂層硅膜的厚度為2～70μm，摻雜雜質元素為磷、摻雜濃度為5×10¹⁴～2×10¹⁶cm^-3；薄隱埋氧化層的厚度為50～300nm，材料為二氧化硅。

P型硅隱埋層的材料為硅，厚度為22～145μm，摻雜雜質元素包括鋁、鎵、硼，鋁摻雜濃度為10¹⁴～2×10¹⁶cm^-3、鎵摻雜濃度為10¹⁶～10¹⁸cm^-3、硼摻雜濃度為10¹⁹～10²¹cm^-3；每種摻雜雜質的摻雜濃度在水平方向上均勻分布、在豎直方向上按照如下函數變化：

鋁的雜質濃度沿y方向的分布函數為：