[發(fā)明專利]一種用于減小自加熱效應(yīng)的高壓結(jié)構(gòu)及其制造方法

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• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN109979893A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸宇;沈立;周潤寶;沈金龍;程玉華
• 申請（專利權(quán)）人: 上海卓弘微系統(tǒng)科技有限公司;上海北京大學(xué)微電子研究院;上海芯哲微電子科技股份有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/373;H01L21/762
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• 代理人: 暫無信息

一種用于減小自加熱效應(yīng)的SOI高壓結(jié)構(gòu)，本發(fā)明公開了該結(jié)構(gòu)的原理示意圖及其制造方法，以減弱SOI高壓結(jié)構(gòu)中埋層存在的自加熱效應(yīng)。其中該結(jié)構(gòu)，包括通常的傳統(tǒng)的SOI高壓結(jié)構(gòu)以及由新材料以不同于傳統(tǒng)埋層結(jié)構(gòu)的新型埋層。該材料在不影響或者少量影響器件其他原有屬性的情況下，明顯降低了自加熱效應(yīng)。該專利包括這種新型結(jié)構(gòu)的材料、結(jié)構(gòu)以及制備方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高壓器件領(lǐng)域，尤其涉及用于減小自加熱效應(yīng)的SOI高壓結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

絕緣體上硅(SOI,Silicon-On-Insulator)材料是目前IC設(shè)計常用的材料，是指具有在一絕緣襯底上再生長一層單晶硅薄膜，或者是單晶硅薄膜被一絕緣層(通常是SiO2)從支撐的硅襯底中分開這樣結(jié)構(gòu)的材料。“自加熱效應(yīng)”SOI器件工作時溝道電流產(chǎn)生熱量造成器件內(nèi)部溫度升高，導(dǎo)致器件特性退變的現(xiàn)象。“自加熱效應(yīng)”嚴(yán)重影響器件性能，通常需要采取措施進(jìn)行改善。

隨著技術(shù)進(jìn)步，SOI器件的功耗、可靠性及穩(wěn)定性等方面需要提高。目前通常采用改變SOI介質(zhì)埋層材料或結(jié)構(gòu)的方法降低自加熱效應(yīng)。

下面以N型SOI器件結(jié)構(gòu)為例闡述現(xiàn)有SOI結(jié)構(gòu)。

圖1是通常采用的N型SOI器件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明中的N型SOI器件結(jié)構(gòu)的示意圖。介質(zhì)埋層中的孔隙寬度約為10nm(數(shù)值可進(jìn)行微調(diào))，長度為整個介質(zhì)埋層厚度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供該種SOI結(jié)構(gòu)及其制造方法，以減小SOI結(jié)構(gòu)的自加熱效應(yīng)。

本發(fā)明提供了新型SOI結(jié)構(gòu)，包括介質(zhì)埋層及位于介質(zhì)埋層下方的襯底，襯底層為N型硅或者P型硅，頂層硅和襯底層之間通過介質(zhì)埋層進(jìn)行隔離。

可選的，所述介質(zhì)埋層材料為熱導(dǎo)率大于SiO2的物質(zhì)。

可選的，所述介質(zhì)埋層材料為Si3N4。

可選的，所述介質(zhì)埋層厚度應(yīng)為0.08μm左右，小于0.3μm。

可選的，所述該介質(zhì)埋層為非連續(xù)的Si3N4結(jié)構(gòu)，其上存在多個孔隙。

可選的，所述介質(zhì)埋層孔隙尺寸相同，彼此之間間距相等。

本發(fā)明實施例還提供了該種SOI結(jié)構(gòu)制造方法，該SOI結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)埋層，包括在生成以Si3N4為材料的介質(zhì)埋層的步驟，其中襯底層為N型硅或者P型硅，頂層硅和襯底層之間通過帶有孔隙的介質(zhì)埋層進(jìn)行隔離。

可選的，所述介質(zhì)埋層材料為Si3N4或者導(dǎo)熱率大于SiO2的其他合適的物質(zhì)。

可選的，所述介質(zhì)埋層為具有多個孔隙的非連續(xù)結(jié)構(gòu)，孔隙尺寸相同，彼此之間間距相等。

本發(fā)明實施例通過將SOI器件中介質(zhì)埋層材料由傳統(tǒng)的SiO2改為Si3N4，，使得器件在相同的工作環(huán)境下由于材料的熱導(dǎo)率高而散熱快，進(jìn)而在一定程度上減小了了自加熱效應(yīng)帶來的不良影響。此外本發(fā)明還通過將SOI器件介質(zhì)埋層中的連續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計為非連續(xù)結(jié)構(gòu)，節(jié)約了材料的，同時還增加了散熱渠道，從而使SOI器件介質(zhì)埋層中的散熱速率加快，有利于減弱自加熱效應(yīng)。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)的SOI器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中SOI器件結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3是用CZ硅生成表面帶有Si3N4的結(jié)構(gòu)；

圖4是圖3中結(jié)構(gòu)注入氫離子以及單晶硅在多孔硅上生成的示意圖；

圖5是圖4中二者進(jìn)行鍵合示意圖；

圖6是退火后的晶片分離，得到以Si3N4為埋層的SOI材料。

具體實施方式