[發明專利]碲基復合薄膜作為SOI材料的應用及其功率器件

無效

• 申請號: 201210008820.6
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102522365A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 辜敏;甘平;鮮曉東
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L29/06;H01L29/872
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發明涉及碲基復合薄膜作為SOI器件絕緣層的應用，屬于半導體高頻、大功率器件技術領域，它特別涉及SOI（Semiconductor?On?Insulator）功率器件技術領域。

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背景技術

　　SOI材料是新型硅基集成電路材料的簡稱。這類材料是為了適應航空航天電子、導彈等武器系統的控制和衛星電子系統的需求而發展起來的。SOI材料具有以下突出優點：1、低功耗；2、低開啟電壓；3、高速；4、提高集成度；5、與現有集成電路完全兼容且減少工藝程序；6、耐高溫；7、抗輻照從而減少軟件誤差。這些優點使得SOI技術在絕大多數硅基集成電路方面具有極其廣泛的應用背景，從而受到世界各大集成電路制造商和各國政府的高度重視，被國際上公認為“21世紀的硅基集成電路技術”。國際上公認，SOI是21世紀的微電子新技術之一和新一代的硅基材料，無論在低壓、低功耗電路、耐高溫電路、微機械傳感器、光電集成等方面，都具有重要應用。IBM?報道了在不改變設計和工藝水平的情況下，通過采用SOI材料，可使采用同樣工藝的CMOS電路的速度提高25%,?利用SOI材料制作的CPU芯片速度由采用體硅工藝時的400MHz提高到500MHz。它是集成電路進入亞微米和深亞微米級后能突破體硅材料和硅集成電路限制的新型集成電路技術。隨著電子產品的發展，SOI也將成為0.1μm左右低壓低功耗集成電路的主流技術。

如圖1所示，是SOI器件基本結構圖。SOI器件中的絕緣層(主要由硅的氧化層構成)材料研究是目前國內外SOI器件研究的重點，SOI是在硅材料與硅集成電路巨大成功的基礎上出現的，有獨特優勢，能突破硅材料與硅集成電路限制的新技術。改進SOI制備技術，提高SOI材料質量已成為國際著名半導體公司的戰略重點。

現有技術中，碲基復合薄膜僅作為光學材料已有深入的研究，如CN101838112A公開的“三階非線性光學性碲基復合薄膜及其制備方法”，但是，還沒有開發其他應用領域。

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發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于解決SOI材料直接采用SiO₂作為絕緣層，但會出現氧化不完全，影響絕緣層隔離效果等問題。隨著碲基復合薄膜的制備及其電學特性實驗的完成，研究發現碲基復合薄膜具有優良的絕緣特性并開拓其應用領域，而提供碲基復合薄膜作為SOI器件絕緣材料的應用發明。

進一步，還提供一種含碲基復合薄膜的SOI器件。

本發明采用的技術方案如下：碲基復合薄膜作為SOI材料的應用，所述碲基復合薄膜為含SiO₂顆粒之間嵌有TeO₂和/或Te形成Te/TeO₂－SiO₂的復合薄膜結構。

一種SOI功率器件，主要由襯底、絕緣層、P型硅、電極和金屬電極構成；其特征在于，采用碲基復合薄膜作為絕緣層的SOI?P-N結結構

進一步，所述SOI功率器件有源區位于絕緣層上的硅膜內，完整的介質隔離避免體硅器件中存在的大部分寄生效應。

相比現有技術，本發明具有如下有益效果：

碲基復合薄膜作為SOI材料的應用，由于直接采用碲基復合材料，因此可以保證材料的氧化效果，其綜合特性優于直接氧化體形硅后作為絕緣層的效果。鍍膜厚度可以精確控制，且鍍膜均勻。

通過實驗研究證明碲基復合薄膜具有高電阻特性、相對介電常數較小、大禁帶寬度、高臨界擊穿電場、高電子遷移率等特點,?成為SOI器件制備的理想絕緣材料。

將碲基復合薄膜應用于SOI器件中，制備以碲基復合薄膜作為硅絕緣層的SOI結構的肖特基二極管器件，使得它的導通電壓高于常規二極管0.7V，適合作為功率器件使用，并且具有更寬的導通電壓和導通電流，抗電流沖擊能力強。

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附圖說明

圖1是常規SOI?器件結構示意圖。

圖2是本發明SOI?器件結構示意圖。

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具體實施方式