[發明專利]基于場氧層電場調制的功率器件

有效

• 申請號: 201710086446.4
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106803518B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 李海鷗;羅樂;李琦;首照宇;陳永和;楊年炯;李思敏;張法碧;高喜;傅濤
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學;廣西科技大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

本發明公開一種基于場氧層電場調制的功率器件，通過在場氧層內引入同型變摻雜的同型固定界面電荷區電場分布與漂移區體電場相互調制，引入的新電場尖峰優化了漂移區的表面電場強度，使得表面電場分布更加均勻，從而提高器件的橫向耐壓特性。此外，變摻雜固定界面電荷區，不僅提高了器件的耐壓特性，同時其固定電荷結構簡單，受溫度、應力影響較小，工藝容差高，與常用的漂移區內局部摻雜電荷的結構可同時使用，通過對引入的同型固定界面電荷區的面密度，分布區域，分布連續性進行優化，獲取更佳的擊穿電壓，并提供更多的提高擊穿電壓的結構，可廣泛運用于多種半導體功率器件。

技術領域

本發明涉及半導體功率器件技術領域，具體涉及一種基于場氧層電場調制的功率器件。

背景技術

功率半導體器件結構優化是通過改善電場或者載流子分布，最大限度地發掘材料極限，從而實現優化器件性能指標的目的。在器件漏源之間有一塊耐高壓的高阻低摻雜濃度的區域，稱為器件的漂移區，這個區域對于有效提高器件擊穿性，頻率特性，降低漏源寄生電容，減弱溝道長度減小對器件性能的負面影響有重大意義。

高耐壓需要較長的漂移區長度和較低的漂移區摻雜濃度。然而，隨著漂移區長度的增加，電流流通路徑增長，導致漂移區的電阻將以超線性關系升高，器件導通電阻(Ron)增加，開態功耗增加，器件比導通電阻正比于擊穿電壓的2.5次方。與縱向器件相比，橫向MOSFET輕摻雜漂移區的增長，導致芯片面積等比例增加，器件的比導通電阻增加。因此，硅極限問題(R_ON,SP∝BV^2.5)嚴重制約著橫向器件的發展。

發明內容

本發明所要解決的是現有功率器件受硅極限的制約而難以獲得高耐壓的問題，提供一種基于場氧層電場調制的功率器件。

為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

基于場氧層電場調制的功率器件，該功率器件包括場氧層和有源層，場氧層位于有源層之上；場氧層內還設有變摻雜的固定界面電荷區；固定電荷區的電荷極性與有源層離子所屬的極性相同；固定界面電荷區位于場氧層的下部，并與場氧層的下表面即場氧層和有源層的交界面相接觸。

上述方案中，固定界面電荷區在橫向延伸方向上呈連續設置或呈間斷設置。

上述方案中，固定界面電荷區為橫向變摻雜的固定界面電荷區。

上述方案中，固定界面電荷區的面電荷密度在橫向方向上逐漸變化。

上述方案中，有源層內還設有漂移摻雜區；漂移摻雜區的摻雜類型與有源層的摻雜類型相反；漂移摻雜區位于有源層的上部，并與有源層的上表面即場氧層和有源層的交界面相接觸；漂移摻雜區位于固定電荷區的正下方。

上述方案中，功率器件為橫向功率器件。

上述方案中，有源層的材質為Si、SiC、GaAs、SiGe或GaN。

與現有技術相比，本發明在場氧層內引入同型變摻雜的同型固定界面電荷區電場分布與漂移區體電場相互調制，引入的新電場尖峰優化了漂移區的表面電場強度，使得表面電場分布更加均勻，從而提高器件的橫向耐壓特性。此外，變摻雜固定界面電荷區，不僅提高了器件的耐壓特性，同時其固定電荷結構簡單，受溫度、應力影響較小，工藝容差高，與常用的漂移區內局部摻雜電荷的結構可同時使用，通過對引入的同型固定界面電荷區的面密度，分布區域，分布連續性進行優化，獲取更佳的擊穿電壓，并提供更多的提高擊穿電壓的結構，可廣泛運用于多種半導體功率器件。

附圖說明

圖1為一種基于場氧層電場調制的功率器件的簡化示意圖。

圖2為常規功率器件的結構示意圖。

圖3為一種基于場氧層電場調制的功率器件(SOI LDMOS)的結構示意圖。