[發(fā)明專利]一種PSOI橫向高壓功率半導(dǎo)體器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310406464.8
• 申請(qǐng)日: 2013-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103515428A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬明;李燕妃;許琬;胡利志;吳文杰;蔡林希;陳濤;張波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L29/06
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，具體的說(shuō)是涉及一種PSOI（Partial?Silicon-On-Insulator）橫向高壓功率半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

SOI（Silicon-On-Insulator）具有理想的介質(zhì)隔離、集成度高、寄生效應(yīng)小、抗輻照能力強(qiáng)等特點(diǎn)，是前景看好的低功耗器件，尤其適用于無(wú)線通信領(lǐng)域中的射頻放大器或者微功耗集成電路。但當(dāng)前SOI面臨著兩個(gè)難題：（1）埋氧層阻斷電勢(shì)線透入基體，使得頂層硅的電力線密集，提前發(fā)生雪崩擊穿，導(dǎo)致SOI高壓功率器件的擊穿電壓較低；（2）埋氧層較差的導(dǎo)熱性造成有源區(qū)產(chǎn)生的熱量無(wú)法導(dǎo)入基體，致使器件溫度高，自加熱效應(yīng)明顯。為了解決一般SOI結(jié)構(gòu)具有的自加熱效應(yīng)和耐壓低的問(wèn)題，人們提出了許多方法：如Nakagawa提出在漂移區(qū)與埋氧層之間增加一層濃度較高且很薄的n型重?fù)诫s層，或在埋氧層上加一薄層高阻SIPOS層來(lái)屏蔽襯底偏壓的影響；Merchant等人根據(jù)RESURF（Reduced?Surface?Field）原理，設(shè)計(jì)漂移區(qū)濃度為優(yōu)化的線性摻雜分布的SOI高壓器件。其中，PSOI結(jié)構(gòu)由于在漏端或源端開(kāi)有硅窗口，為高壓器件提供了一個(gè)熱導(dǎo)通路徑，從而緩解器件的自加熱效應(yīng)。器件耐壓時(shí)，電勢(shì)線通過(guò)硅窗口向襯底擴(kuò)展，襯底的耗盡區(qū)承擔(dān)一部分耐壓，因此器件具有更高的擊穿電壓。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種PSOI橫向高壓功率半導(dǎo)體器件。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種PSOI橫向高壓功率半導(dǎo)體器件，其元胞結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底1、埋氧化層2、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體緩沖層41、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第一重?fù)诫s區(qū)32、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第一重?fù)诫s區(qū)42、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第二重?fù)诫s區(qū)43、層間介質(zhì)51、柵氧化層52、源極金屬61、漏極金屬62和多晶硅柵電極63，其特征在于，還包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層34、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第一漂移區(qū)44、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第二漂移區(qū)45和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層46；其中，第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層34、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層46和埋氧化層2依次連接并覆蓋在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底1上表面，第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31設(shè)置在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層34上表面，第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第一重?fù)诫s區(qū)32和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第一重?fù)诫s區(qū)42分別獨(dú)立設(shè)置在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31中，第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第一漂移區(qū)44設(shè)置在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層46上表面，第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第二漂移區(qū)45設(shè)置和在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體緩沖層41設(shè)置在埋氧化層2的上表面，第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第一漂移區(qū)44、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第二漂移區(qū)45和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體緩沖層41依次連接，第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第二重?fù)诫s區(qū)43設(shè)置在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體緩沖層41中，源極金屬61設(shè)置在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第一重?fù)诫s區(qū)32和部分第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第一重?fù)诫s區(qū)42的上表面，漏極金屬62設(shè)置在部分第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第二重?fù)诫s區(qū)43的上表面，柵氧化層52設(shè)置在部分第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第一重?fù)诫s區(qū)42和第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31的上表面，多晶硅柵電極63設(shè)置在柵氧化層52的上表面，層間介質(zhì)51填充在源極金屬61、漏極金屬62之間將源極金屬61、漏極金屬62和多晶硅柵電極63相互隔離。

本發(fā)明總的技術(shù)方案，一方面，在源端下方引入第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層46，避免載流子在源端過(guò)度集中，減小器件在源端的功耗，從而改善器件的自加熱效應(yīng)；另一方面，第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第一漂移區(qū)44采用均勻摻雜，第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第二漂移區(qū)45采用濃度相對(duì)較高的摻雜，可以減小漂移區(qū)的電阻率，降低器件的比導(dǎo)通電阻，進(jìn)而減小器件的功耗和溫度；再一方面，第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第二漂移區(qū)45采用線性摻雜或階梯摻雜，可以優(yōu)化高壓器件的表面電場(chǎng)，使得器件的擊穿電壓提高。同時(shí)，濃度相對(duì)較低的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第一漂移區(qū)44和濃度相對(duì)較高的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第二漂移區(qū)45構(gòu)成階梯摻雜，耐壓時(shí)，在界面處引入一個(gè)新的電場(chǎng)尖峰，優(yōu)化器件的漂移區(qū)電場(chǎng)，進(jìn)一步提高器件擊穿電壓。所述的PSOI橫向高壓功率半導(dǎo)體器件與傳統(tǒng)SOI橫向器件相比，具有更好的自加熱效應(yīng)，更低的比導(dǎo)通電阻和更高的擊穿電壓。在相同芯片面積的情況下具有更小的導(dǎo)通電阻（或在相同的導(dǎo)通能力的情況下具有更小的芯片面積），從而降低器件的制造成本。

具體的，所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第二重?fù)诫s區(qū)43用第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體第二重?fù)诫s區(qū)33代替。