[發(fā)明專利]SOI橫向勻場(chǎng)高壓功率半導(dǎo)體器件及制造方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110952823.4
• 申請(qǐng)日: 2021-08-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113611750B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章文通;吳旸;張科;何乃龍;喬明;李肇基;張波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/40;H01L21/336
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

本發(fā)明提供一種SOI橫向勻場(chǎng)高壓功率半導(dǎo)體器件及其制造方法和應(yīng)用，包括第一導(dǎo)電類型襯底，第二導(dǎo)電類型漂移區(qū)，第一導(dǎo)電類型電場(chǎng)鉗位層，第一和第二導(dǎo)電類型阱區(qū)，第一介質(zhì)氧化層形成場(chǎng)氧化層，第二介質(zhì)氧化層形成柵氧化層，第二導(dǎo)電類型埋層，第二導(dǎo)電類型源端重?fù)诫s區(qū)，第二導(dǎo)電類型漏端重?fù)诫s區(qū)，第一介質(zhì)氧化層和浮空?qǐng)霭宥嗑Ч桦姌O構(gòu)成縱向浮空?qǐng)霭澹植荚谡麄€(gè)第二導(dǎo)電類型漂移區(qū)中，形成縱向浮空等勢(shì)場(chǎng)板陣列；本發(fā)明在器件開(kāi)態(tài)時(shí)，縱向浮空?qǐng)霭灞砻婺軌蛐纬煞e累層，提高了器件的飽和電流。同時(shí)電極深入介質(zhì)層，電極自適應(yīng)在氧化層內(nèi)部產(chǎn)生電荷，增加介質(zhì)電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)ENDIF效果，提高器件的擊穿電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，主要提出了一種SOI橫向勻場(chǎng)高壓功率半導(dǎo)體器件及其制造方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

功率半導(dǎo)體器件由于具有輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)速度快、損耗低、安全工作區(qū)寬等特性，已被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及外設(shè)、消費(fèi)電子、網(wǎng)絡(luò)通信，電子專用設(shè)備與汽車(chē)電子、儀器儀表、LED顯示屏以及電子照明等多個(gè)方面。橫向器件由于源極、柵極、漏極都在同一表面，易于通過(guò)內(nèi)部連接與其他器件及電路集成，被廣泛運(yùn)用于功率集成電路中。SOI材料由于其具有泄漏電流小、無(wú)隔離阱形成寄生PN結(jié)電容、扛閂鎖效應(yīng)強(qiáng)、抗輻照性能好而廣受應(yīng)用，在高速、低功耗、抗輻照以及耐高溫等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，被譽(yù)為“21世紀(jì)硅集成技術(shù)”。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種SOI橫向勻場(chǎng)高壓功率半導(dǎo)體器件及其制造方法，通過(guò)在器件關(guān)態(tài)引入全域MIS耗盡機(jī)制，提高器件耐壓。同時(shí)，在器件開(kāi)態(tài)時(shí)，浮空?qǐng)霭灞砻婺軌蛐纬煞e累層，降低比導(dǎo)通電阻，并提高飽和電流。該結(jié)構(gòu)提高了器件電流密度，消除了Snapback現(xiàn)象對(duì)器件輸出特性的影響，提高器件的穩(wěn)定性。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

具有一種SOI橫向勻場(chǎng)高壓功率半導(dǎo)體器件，包括：

第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底11、第一導(dǎo)電類型阱區(qū)12、第一導(dǎo)電類型源端重?fù)诫s區(qū)13，第二導(dǎo)電類型漂移區(qū)21、第二導(dǎo)電類型阱區(qū)22、第二導(dǎo)電類型源端重?fù)诫s區(qū)23，第二導(dǎo)電類型漏端重?fù)诫s區(qū)24，第一介質(zhì)氧化層31、第二介質(zhì)氧化層32、第三介質(zhì)氧化層33、埋氧層34、多晶硅電極41、控制柵多晶硅電極42、源極金屬52，漏極金屬53；

其中，埋氧層34位于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底11上方，第二導(dǎo)電類型漂移區(qū)21位于埋氧層34上方，第一導(dǎo)電類型阱區(qū)12位于第二導(dǎo)電類型漂移區(qū)21的左側(cè)，第一導(dǎo)電類型源端重?fù)诫s區(qū)13和第二導(dǎo)電類型源端重?fù)诫s區(qū)23位于第一導(dǎo)電類型阱區(qū)12中，第二導(dǎo)電類型阱區(qū)22位于第二導(dǎo)電類型漂移區(qū)21的右側(cè)，第二導(dǎo)電類型漏端重?fù)诫s區(qū)24位于第二導(dǎo)電類型阱區(qū)22中；第二介質(zhì)氧化層32位于第一導(dǎo)電類型阱區(qū)12上方，并且其左端與第二導(dǎo)電類型源端重?fù)诫s區(qū)23相接觸，右端與第二導(dǎo)電類型漂移區(qū)21相接觸；第三介質(zhì)氧化層33位于第二介質(zhì)氧化層32與第二導(dǎo)電類型漏端重?fù)诫s區(qū)24之間的第二導(dǎo)電類型漂移區(qū)21的上表面；控制柵多晶硅電極42覆蓋在第二介質(zhì)氧化層32的上表面并部分延伸至第三介質(zhì)氧化層33的上表面；

第一介質(zhì)氧化層31和多晶硅電極41構(gòu)成縱向延伸的縱向浮空?qǐng)霭澹v向浮空?qǐng)霭宓膫€(gè)數(shù)為1個(gè)到多個(gè)；源漏方向上相鄰的縱向浮空?qǐng)霭邋e(cuò)開(kāi)排布；縱向浮空?qǐng)霭逯芷谛缘姆植荚谡麄€(gè)第二導(dǎo)電類型漂移區(qū)21中，形成具有多個(gè)等勢(shì)浮空槽的耐壓層，同時(shí)等勢(shì)浮空槽與埋氧層34相連接，多晶硅電極41插入埋氧層34內(nèi)，但不穿通埋氧層34；相鄰縱向浮空?qǐng)霭宓目v向間距和橫向間距相等，橫向?yàn)樵绰┓较颍v向?yàn)榇怪庇谠绰┓较颉?/p>

作為優(yōu)選方式，縱向浮空?qǐng)霭宓慕孛嫘螤钍蔷匦?、或圓形、或橢圓形、或六邊形。

作為優(yōu)選方式，在第二導(dǎo)電類型漂移區(qū)21的表面引入電場(chǎng)鉗位層14，即Ptop層。

作為優(yōu)選方式，器件改為L(zhǎng)IGBT器件，或PLDMOS器件。

作為優(yōu)選方式，在源端下方去除一部分埋氧層；或者/并且在漏端下方去除一部分埋氧層。