[發明專利]一種提高SOI器件擊穿電壓的器件新結構

在審

• 申請號: 201410216647.8
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN105097927A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 徐帆;牟志強;蔣樂樂
• 申請（專利權）人: 上海北京大學微電子研究院
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及半導體器件領域，更具體的涉及一種絕緣體上硅高壓器件結構。

背景技術

SOI高壓器件是SOISPIC的重要組成部分，以其寄生效應小，功耗小，速度高，集成度高，抗輻射能力強，消除了閉鎖效應等受到了廣泛關注。SOI器件的耐壓由橫向耐壓和縱向耐壓來決定。SOI器件的橫向耐壓和體硅器件的橫向耐壓相似，可以將比較成熟的體硅結終端技術應用到SOI器件上來。而對S01器件的縱向耐壓，則與體硅器件有較大的差別，是決定SOI器件耐壓的主要因素。

先前提高擊穿電壓的方法有（1）在SI層和SiO2界面加一層N+緩沖層來提高埋氧層承擔的電壓。（2）Si02上加一薄層高阻SIPOS層來屏蔽襯底偏壓的影響。（3）漂移區線性摻雜結構。（4）屏蔽槽結構。（5）階梯型埋氧層結構。（6）復合型埋氧層結構。

下面以階梯型埋氧層結構為例闡述現有的SOI高壓器件結構。

圖2是現有技術中SOI高壓器件的結構示意圖。主要特點是埋氧

層由源到漏成階梯形狀，通過在階梯處所引入的電荷產生附加電場增強埋層電場提高器件縱向耐壓，同時調制漂移區電場提高橫向耐壓，源極下的硅窗口在提高耐壓的同時緩解了器件的自熱效應。

發明內容

本發明在于提供一種SOI器件新結構，以提高其縱向擊穿電壓，實現高壓，高速，低導通電阻的SOI器件。

可選的，埋氧層可以是階梯型或是斜坡型。

本發明提供一種SOI器件新結構在原有的基礎上提出了階梯型與復合型結合的埋氧層結構。

本發明SOI器件新結構，從源端到漏端是階梯型埋氧層，漏端下方是復合型埋氧層結構。

漏端下的復合型埋氧層之間開有窗口。

源端下的埋氧層開有槽，使襯底和頂層硅連接，在提高擊穿電壓的同時，降低自熱效應。

本發明實施例與傳統的高壓器件相比，階梯型埋氧層使得源端的擊穿電壓增加，不會使擊穿發生在p阱和漂移區接觸處，并且由于階梯型埋氧層致使的漂移區也呈階梯型，導通電阻降低。漏端下的復合型埋氧層使得漏端擊穿電壓由兩層埋氧層分擔，從而提高了器件的擊穿電壓。

附圖說明

圖1是現有技術中高壓SOI器件的結構示意圖；

圖2是改進后的高壓SOI器件的結構示意圖；

圖3是改進后的高壓SOI器件界面處電荷分布示意圖。

具體實施方式

圖2是本發明實施例中高壓SOI器件側視視結構示意圖，該結構將埋氧層改變成從源端到漏端是階梯型埋氧層，漏端下方是復合型埋氧層結構。

圖1是現有技術中高壓SOI器件的結構示意圖，該結構埋氧層是單面階梯型，氧化層厚度從源端到漏端逐漸變薄。

階梯型埋氧層使源端p阱下方厚度足夠大，在漏端加足夠大的電壓時，源端耗盡區可以承受更多的電壓，不會使擊穿發生在源端p阱與漂移區界面處。同時由于階梯型結構，襯底與氧化層界面處負電荷集聚在階梯處，集聚的負電荷可以對上層硅與氧化層界面的電場分布調制，使電場線分布更加均勻進一步增加擊穿電壓。

復合型埋氧層結構利用兩層埋氧層來分擔電壓，在漏端加足夠大的電壓時，復合型埋氧層中間的多晶硅介質全部耗盡，形成一層正電荷層，由于兩層氧化層的隔離作用，電荷無法被大的電壓抽走，積累在第二層氧化層表面，屏蔽第二層氧化層表面內的電場，使縱向較只有一層埋氧層時擊穿電壓增大。

上述實施例僅以階梯型埋氧層和復合型埋氧層結合為例來說明本發明，實際上，只要使漏端到源端漂移區逐漸變寬，例如斜坡型埋氧層。使漏端的氧化層可以承擔更高電壓的埋氧層結構都會比原有的SOI器件擊穿電壓要高。