[發(fā)明專利]一種具有N型硅埋層的部分絕緣層上硅LDMOS晶體管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310395509.6
• 申請(qǐng)日: 2013-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN103606562B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡月;何進(jìn);毛曼卿;梅金河;杜彩霞;朱小安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)深圳研究院
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78
• 代理公司: 深圳市惠邦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所44271
• 代理人: 孫菊梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)屬于半導(dǎo)體高壓功率集成電路用器件領(lǐng)域，具體涉及一種具有N型硅埋層(Buried?N-type?Layer，BNL)的部分絕緣層上硅(Partial?Silicon-on-Insulator，PSOI)橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(Lateral?Double-diffused?Metal-Oxide-Semiconductor，LDMOS)，英文縮寫B(tài)NL?PSOI-LDMOS。

背景技術(shù)

功率集成電路發(fā)展主要分為兩個(gè)方向，一個(gè)是高壓集成電路，另一個(gè)是智能功率集成電路。但不論那種功率集成電路，其繼續(xù)發(fā)展的一個(gè)最核心問題仍就是如何進(jìn)一步提高高壓大功率器件的性能，也即兩個(gè)問題（1）器件功率控制容量：擊穿電壓和工作電流；（2）器件性能參數(shù)指標(biāo)：導(dǎo)通電阻、工作頻率以及開關(guān)速度等。因此，多種高壓LDMOS新結(jié)構(gòu)被提出，例如梯步埋氧層LDMOS、超級(jí)結(jié)LDMOS、碳化硅LDMOS等。而部分絕緣層上硅PSOI結(jié)構(gòu)，不但能改善器件的散熱性能，而且可以大幅提高器件擊穿電壓，此外它與現(xiàn)有工藝的兼容性良好。所以，部分絕緣層上硅LDMOS（PSOI?LDMOS）應(yīng)運(yùn)而生，并備受關(guān)注。因而在現(xiàn)有的PSOI?LDMOS的基礎(chǔ)上有必要進(jìn)行研究，進(jìn)一步改進(jìn)結(jié)構(gòu)，從而使得器件的擊穿電壓、工作電流、導(dǎo)通電阻等性能更加優(yōu)越。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為功率集成電路的繼續(xù)發(fā)展提供一種具有高擊穿電壓、低導(dǎo)通電阻、高驅(qū)動(dòng)能力的LDMOS晶體管。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種具有N型硅埋層的部分絕緣層上硅LDMOS晶體管，其特征在于，所述晶體管結(jié)構(gòu)自下而上依次含有：

一襯底層；

一部分氧化層，其中左半部分為硅窗口，右半部分埋氧層；

一硅膜層，硅膜層頂部左側(cè)為硅體包圍著的源區(qū)，右側(cè)為漏區(qū)，剩余部分則為漂移區(qū)，溝道由源區(qū)和漂移區(qū)之間的硅體提供，漂移區(qū)中覆蓋于二氧化硅之上，有一層摻雜濃度大于漂移區(qū)的N型硅埋層；

一器件頂層，器件頂層中，位于溝道上方是柵氧化層，漂移區(qū)是擴(kuò)展氧化層，，擴(kuò)展氧化層厚度大于柵氧化層，柵氧化層被柵電極全部覆蓋，擴(kuò)展氧化層靠近溝道的一部分才被場(chǎng)板覆蓋，形成梯步柵電極。

所述襯底層的摻雜類型為P型，摻雜濃度為4×10¹⁴cm^-3的硅材料,摻雜濃度也可根據(jù)器件性能需要重新調(diào)整，具體值根據(jù)設(shè)計(jì)要求和工藝來擬定。

所述硅窗口的摻雜類型和濃度與襯底層一致，所述埋氧層采用厚度小于或等于4μm的二氧化硅，優(yōu)選為3μm的。

所述硅膜層所有區(qū)域都為硅材料，硅膜層厚度一般在20μm以下（含20μm），優(yōu)選為20μm，也可以更大，但是硅膜更厚會(huì)導(dǎo)致器件制備、散熱等一些不良問題。

所述溝道長(zhǎng)為1-5μm。

所述源區(qū)和漏區(qū)長(zhǎng)5μm，摻雜類型為N型，一般采用高摻雜，在10¹⁸cm^-3量級(jí)之上即可,優(yōu)選摻雜濃度為2×10¹⁹cm^-3，摻雜濃度具體數(shù)值設(shè)置，以及長(zhǎng)度的具體數(shù)值，由設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)擬定。所述硅體摻雜類型為P型，硅體摻雜濃度一般為10¹⁷cm^-3量級(jí),摻雜濃度優(yōu)選為1×10¹⁷cm^-3，具體數(shù)值設(shè)置，由設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)擬定。

所述漂移區(qū)長(zhǎng)度為優(yōu)選90μm,摻雜類型為N型，摻雜濃度為4×10¹⁴cm^-3。

柵氧化層用厚20nm的二氧化硅，擴(kuò)展氧化層采用厚50nm的二氧化硅，場(chǎng)板長(zhǎng)為40μm，其過長(zhǎng)過短都會(huì)影響器件性能（擊穿電壓等）。

所述硅窗口的摻雜類型和濃度與襯底層一致。

所述硅膜層所有區(qū)域都為硅材料。

所述晶體管結(jié)構(gòu)中，襯底層、硅窗口、硅膜層均為硅材料。

所述晶體管的如下任一參數(shù)均可調(diào)，

(1)、源區(qū)、漏區(qū)、溝道、漂移區(qū)長(zhǎng)度可調(diào)；

(2)、源區(qū)、漏區(qū)、溝道、漂移區(qū)、硅埋層、硅窗口和襯底層的摻雜材料、摻雜濃度可調(diào)；

(3)、柵氧化層、擴(kuò)展氧化層和埋氧層的材料、厚度可調(diào)；

(4)、漂移區(qū)上方的柵電極場(chǎng)板長(zhǎng)度可調(diào)；

(5)、在總器件長(zhǎng)一定時(shí)，其硅窗口和埋氧層的長(zhǎng)度可調(diào)。