[發明專利]一種具有三角形埋層的絕緣層上硅LDMOS晶體管

在審

• 申請號: 202111483996.2
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114171582A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 胡月;張慧;丁怡;王高峰
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學溫州研究院有限公司;杭州電子科技大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周雷雷

本發明公開了一種具有三角形埋層的絕緣層上硅LDMOS晶體管，襯底層上面為全埋氧層；全埋氧層上面為硅膜層；硅膜層包括源區、硅體、漂移區、漏區和三角埋氧層；源區和硅體位于硅膜層一側，硅體包圍源區，且源區位于硅膜層頂部；漏區位于硅膜層另一側頂部；漏區、硅體和三角埋氧層之間的區域為漂移區；三角埋氧層位于全埋氧層上方；溝道由源區和漂移區之間的硅體提供；柵氧化層位于溝道和漂移區上方；擴展氧化層位于漂移區上方；擴展氧化層和柵氧化層的兩個相鄰側面接觸；柵氧化層被柵電極全部覆蓋，擴展氧化層被柵電極部分覆蓋；源電極位于源區上方，漏電極位于漏區上方。本發明的擊穿電壓和導通電阻性能更加優越。

技術領域

本發明屬于半導體高壓功率集成電路用器件領域，具體涉及一種基于絕緣層上硅(Silicon-On-Insulator,SOI)襯底，且同時具有三角形埋氧層(Triangle Buried OxideLayer,TBOX)的橫向雙擴散金屬氧化物半導體(Lateral Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor，LDMOS)晶體管，即具有三角形埋層的絕緣層上硅LDMOS晶體管(HybridMultiple Triangle Buried Layers SOI LDMOS)。

背景技術

隨著半導體工藝技術和功率集成電路的發展，高壓大功率半導體器件在社會上的需求量與日俱增，社會對它的性能要求也是越來越高，所以高壓器件性能的提升變得尤為重要。相較于傳統MOS器件，LDMOS器件有更多的優點，如：增益大、工作效率高、線性度好、開關轉換特性好以及導熱性能良好。此外，相較于傳統絕緣層上硅(SOI)技術，針對以埋氧層為起點的器件設計就如雨后春筍般出現。它可以引入表面電場尖峰，從而利用這個尖峰改進表面電場分布，以達到提高擊穿電壓的目的，除此之外，相較于傳統結構的LDMOS，他可以進一步提高漂移區摻雜濃度，從而減小器件的導通電阻。因此在SOI的技術基礎上對LDMOS進行改進，對改善高壓大功率器件性能和促進半導體功率集成電路的發展具有積極作用。而現有絕緣層上硅LDMOS晶體管的結構還有進一步完善的空間，其擊穿電壓和導通電阻等性能還有待進一步改進。

發明內容

本發明的目的是為高壓大功率器件以及大規模集成電路的發展提供一種具有高擊穿電壓、低導通電阻以及高驅動能力的絕緣層上硅LDMOS晶體管。

本發明包括襯底層、全埋氧層、硅膜層和器件頂層，所述的襯底層設置在底部，摻雜類型為P型，摻雜硅材料；襯底層上面為全埋氧層，所述的全埋氧層采用二氧化硅；全埋氧層上面為硅膜層；所述的硅膜層包括源區、硅體、漂移區、漏區和三角埋氧層；三角埋氧層采用二氧化硅材料，源區、硅體、漂移區、漏區都為硅材料；源區和硅體位于硅膜層一側，硅體包圍源區，且源區位于硅膜層頂部；漏區位于硅膜層另一側頂部；漏區、硅體和三角埋氧層之間的區域為漂移區；三角埋氧層位于全埋氧層上方，且三角埋氧層的底面與全埋氧層頂面貼合，三角埋氧層的底面兩側與漂移區兩側界面分別對齊；溝道由源區和漂移區之間的硅體提供；源區和漏區的摻雜類型為N型；硅體摻雜類型為P型；漂移區摻雜類型為N型；所述的器件頂層包括柵氧化層、擴展氧化層、源電極、柵電極和漏電極；所述的柵氧化層位于溝道和漂移區上方，采用二氧化硅；所述的擴展氧化層位于漂移區上方，采用二氧化硅；擴展氧化層和柵氧化層的兩個相鄰側面接觸；柵氧化層被柵電極全部覆蓋，擴展氧化層被柵電極部分覆蓋；所述的源電極位于源區上方，漏電極位于漏區上方。

優選地，所述襯底層的長度為110μm，摻雜濃度為4×10¹⁴cm-3；全埋氧層的厚度為3μm；硅膜層的厚度為20μm；源區和漏區的長度均為5μm，摻雜濃度為1×10²⁰cm^-3；硅體摻雜濃度為1×10¹⁷cm^-3；溝道的長度為5μm；柵氧化層的厚度為30nm；擴展氧化層的厚度為60nm；硅體的長度為15μm，厚度為8μm；三角埋氧層的厚度為19μm，長度為110μm；漂移區摻雜濃度為7×10¹⁴cm^-3。