專利名稱：Soi高壓器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體高壓器件，尤其涉及SOI高壓器件及SOI高壓器
件的擊穿電壓的提升技術(shù)。
背景技術(shù)：
SOI集成電路具有高速、低功耗、高集成度、極小的寄生效應(yīng)以及良好的隔離等特點(diǎn)， 并減弱了閉鎖效應(yīng)和具備強(qiáng)抗輻照能力，因此，近年來SOI集成電路得到了快速發(fā)展。
SOI高壓器件作為SOI高壓集成電路的關(guān)鍵組成部分，其擊穿電壓對(duì)整個(gè)電路的性能有 著重要影響。常用的SOI高壓集成電路中，SOI高壓器件主要包括SOI高壓二極管、SOI高 壓LDMOS器件和SOI高壓LIGBT器件，其結(jié)構(gòu)分別如圖1~4所示。對(duì)于常規(guī)SOI高壓二 極管(如圖2所示)而言，其結(jié)構(gòu)包括襯底5、 I層7、漂移區(qū)2、陽極l、陰極3、陽極金屬 引線6和陰極金屬引線4;當(dāng)SOI高壓二極管處于關(guān)斷狀態(tài)下，其陰極和陽極之間存在高壓。 對(duì)于常規(guī)SOI高壓LDMOS器件(如圖3所示)而言，其結(jié)構(gòu)包括襯底5、 I層7、漂移區(qū)2、 溝道區(qū)8、漏極10、柵極11、源極12、源極金屬引線6和漏極金屬引線4;當(dāng)SOI高壓LDMOS 器件處于關(guān)斷狀態(tài)下，其漏極和源極/柵極之間存在高壓。對(duì)于常規(guī)SOI高壓LIGBT器件(如 圖4所示)而言，其結(jié)構(gòu)包括襯底5、 I層7、漂移區(qū)2、溝道區(qū)8、集電極13、柵極ll、發(fā) 射極14、集電極金屬引線4和發(fā)射極金屬引線6;當(dāng)SOI高壓LIGBT器件處于關(guān)斷狀態(tài)下， 其集電極與柵極/發(fā)射極之間存在高壓。
當(dāng)高壓二極管處于關(guān)斷狀態(tài)下，陰極與陽極之間存在高壓，當(dāng)其被擊穿時(shí)候施加于陰極 與陽極之間的電壓稱為橫向擊穿電壓；同時(shí)陰極和襯底之間也存在高壓，當(dāng)其被擊穿時(shí)候施 加于陰極與襯底之間的電壓稱為縱向擊穿電壓；高壓二極管的實(shí)際擊穿電壓取決于橫向擊穿 電壓與縱向擊穿電壓中的較小值。橫向擊穿電壓可以通過增加漂移區(qū)長度等手段得以提高。 而縱向擊穿電壓在體硅二極管中，由于耗盡層會(huì)從漂移區(qū)與襯底的界面向襯底擴(kuò)展，故大部 分電壓可由襯底來承受，所以縱向擊穿電壓主要取決于襯底濃度，制造中易于控制；而在SOI 高壓二極管中，由于在襯底靠近埋氧層的界面上會(huì)形成積累或反型層，耗盡層不會(huì)向襯底擴(kuò) 展，故SOI高壓二極管的縱向電壓僅由頂硅層和二氧化硅埋層承受，縱向擊穿電壓一般比體 硅高壓二極管要低，且不能通過改變襯底濃度的手段得到提升。因此SOI高壓二極管的縱向 擊穿電壓常常成為限制其擊穿電壓的關(guān)鍵因素。
施加于SOI高壓二極管的陰極與襯底之間的縱向電壓由兩部分構(gòu)成施加于頂硅層上的 電壓和施加于二氧化硅埋層中電壓。SOI高壓二極管縱向擊穿電壓由頂硅層擊穿電壓和埋氧 層擊穿電壓的和決定。如圖14所示，在常規(guī)情況下，施加于頂硅層上的電壓形成的電場(chǎng)強(qiáng)度 分布一般在頂硅層與二氧化硅埋層的界面處達(dá)到最大值，故頂硅層擊穿電壓即此界面被擊穿 時(shí)的電壓。
SOI高壓LDMOS器件的關(guān)斷狀態(tài)下，漏極與柵極、源極之間的耐壓情況類似于二極管 關(guān)斷狀態(tài)下陰極與陽極之間的耐壓情況；SOI高壓LIGBT器件的關(guān)斷狀態(tài)下，集電極與柵極， 發(fā)射極之間的耐壓情況類似于二極管關(guān)斷狀態(tài)下陰極與陽極之間的耐壓情況。因此，用于提 升SOI高壓二極管擊穿電壓的技術(shù)原則上都可同樣地用于提升SOI高壓LDMOS器件和SOI 高壓LIGBT器件的擊穿電壓。
以下介紹三種常見的提高SOI高壓器件縱向擊穿電壓的方法
第一種如圖5所示，在頂硅層與二氧化硅埋層的界面引入電阻場(chǎng)板(SIPOS)，電阻場(chǎng)板 中的電流將迫使沿場(chǎng)板方向的電場(chǎng)均勻分布，二氧化硅埋層中的電場(chǎng)得以提高而頂硅層中的 電場(chǎng)基本不變。使用該方法可以將SOI高壓器件的縱向擊穿電壓顯著提高。該方法的缺點(diǎn)在 于SIPOS對(duì)工藝要求較高，反向漏電流不易控制。
第二種如圖6所示，在頂硅層底部引入一定劑量的同型雜質(zhì)，使頂硅層與二氧化硅埋層 的界面的臨界擊穿電場(chǎng)上升，根據(jù)無界面電荷條件下的高斯定理，埋層中的電場(chǎng)與界面處的 電場(chǎng)成一定比例，界面臨界擊穿電場(chǎng)上升使埋層中的電場(chǎng)相應(yīng)上升，器件擊穿電壓增加。該 方法的缺點(diǎn)在于底部的雜質(zhì)需在硅片鍵合之前形成，不能使用標(biāo)準(zhǔn)的SOI材料制造該器件。
第三種如圖7所示，在頂硅層與二氧化硅埋層界面處引入固定電荷，使界面處的電場(chǎng)邊 界條件改變，二氧化硅埋層中的電場(chǎng)在電荷作用下增加，擊穿電壓得以提高。該方法的缺點(diǎn) 在于目前還沒有很好的界面電荷的引入方法。
以上三種方法均是以提高I層耐壓為途徑來提高SOI高壓器件縱向耐壓，但都必須在常 規(guī)CD工藝基礎(chǔ)上需增加工藝步驟，工藝難度及成本都比常見的標(biāo)準(zhǔn)CD工藝顯著增加，目 前尚未發(fā)現(xiàn)應(yīng)用以上方法的商用產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的SOI高壓器件，摒棄了通常采用的以提高I層耐壓為途徑來提高SOI高壓 器件縱向耐壓的方式，通過改變器件局部結(jié)構(gòu)以提高頂硅層耐壓為途徑同樣達(dá)到提高SOI高
壓器件縱向耐壓的效果，本發(fā)明可與常規(guī)CD工藝全兼容，與常規(guī)SOI高壓器件的制備工藝 相比不增加工藝難度及成本，具備很強(qiáng)的可實(shí)施性。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種SOI高壓二極管，如圖8、 9所示，包括襯底5、 I層7、漂移區(qū)2、陽極l、陰極3、 陽極金屬引線6和陰極金屬引線4。其特征在于，陰極3為環(huán)形重?fù)诫s陰極。
一種SOI高壓LDMOS器件，如圖8、 16所示，包括襯底5、 I層7、漂移區(qū)2、溝道區(qū) 8、漏極IO、柵極ll、源極12、源極金屬引線6和漏極金屬引線4。其特征在于，漏極10為 環(huán)形重?fù)诫s漏極。
一種SOI高壓LIGBT器件，如圖8、 17所示，包括襯底5、 I層7、漂移區(qū)2、溝道區(qū)8、 集電極13、柵極ll、發(fā)射極14、集電極金屬引線4和發(fā)射極金屬引線6。其特征在于，集電 極13為環(huán)形重?fù)诫s集電極。
上述技術(shù)方案中，對(duì)于三種器件，所述環(huán)形重?fù)诫s陰極(漏極或集電極)可以是正圓環(huán) 形重?fù)诫s陰極(漏極或集電極)，也可以是橢圓環(huán)形(如圖13所示)重?fù)诫s陰極(漏極或集 電極)；所述環(huán)形重?fù)诫s陰極(漏極或集電極)的外徑A與內(nèi)徑i 2最好滿足關(guān)系
f飛")，其中《為元電荷，7V是漂移區(qū)摻雜濃度，G,是漂移區(qū)厚度， 是陰極(漏
極或集電極)的結(jié)深，^是硅的介電常數(shù)，^是硅的臨界擊穿電場(chǎng)；所述環(huán)形重?fù)诫s陰極
(漏極或集電極)的環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域可以是絕緣區(qū)域(如圖ll所示)，也可以是與漂移區(qū)2摻雜 相同的區(qū)域(如圖9所示)，還可以是與漂移區(qū)2摻雜相反的異質(zhì)摻雜區(qū)9 (如圖10所示)； 所述環(huán)形重?fù)诫s陰極(漏極或集電極)的環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域如果是與漂移區(qū)2摻雜相反的異質(zhì)摻雜 區(qū)9，所述異質(zhì)摻雜區(qū)9在縱向方向上可延伸至漂移區(qū)2內(nèi)部，在橫向方向上可延伸至不超 過環(huán)形重?fù)诫s陰極(漏極或集電極)的外徑A的范圍。
SOI高壓LDMOS器件、SOI高壓LIGBT器件在關(guān)斷狀態(tài)下的耐壓情況類似于SOI高
壓二極管的耐壓，因此,適用于制造SOI高壓二極管陰極的技術(shù)原則上都可適用于制造SOI高
壓LDMOS器件的漏極和SOI高壓LIGBT器件的集電極；能夠提升SOI高壓二極管擊穿電
壓的技術(shù)原則上也都可適用于提升SOI高壓LDMOS器件和SOI高壓LIGBT器件的擊穿電
壓。由于SOI高壓二極管、SOI高壓LDMOS器件和SOI高壓LIGBT器件在擊穿特性上的
相似性，下文將略去SOI高壓LDMOS器件和SOI高壓LIGBT器件的擊穿電壓提升原理，
僅闡述SOI高壓二極管的兩種具體實(shí)現(xiàn)方式(環(huán)形陰極重?fù)诫s的SOI高壓二極管、環(huán)形陰極
重?fù)诫s與環(huán)內(nèi)側(cè)異質(zhì)摻雜相結(jié)合的SOI高壓二極管)的擊穿電壓提升原理。
SOI高壓二極管中，頂硅層(即漂移區(qū))中硅的擊穿對(duì)電場(chǎng)大小較敏感，且沿縱向方向 硅承受的最大電場(chǎng)強(qiáng)度一般可認(rèn)為是恒定值Em，故頂硅層的擊穿電壓就是縱向方面任意位置 達(dá)到可承受最大電場(chǎng)強(qiáng)度Em時(shí)候的電壓。同時(shí)，頂硅層中的電壓為其中的電場(chǎng)沿縱向的路徑 積分，所以如果頂硅層電場(chǎng)強(qiáng)度沿縱向分布越均勻，則頂硅層的最大擊穿電壓越大。常規(guī)的 SOI高壓二極管(如圖2所示)中，縱向電場(chǎng)梯度由(1)式給出
眠 八 "、
改
如圖9， Ez沿z軸的負(fù)方向，離N —結(jié)越遠(yuǎn)電場(chǎng)越高，在z-O也就是頂硅層與I層界面處Ez 有最大值，當(dāng)該值等于硅的臨界擊穿電場(chǎng)En]時(shí)SOI高壓二極管發(fā)生擊穿，此時(shí)N"N—結(jié)處的 電場(chǎng)尚未達(dá)到Em。若能通過引入某種機(jī)制抵消(1)式的影響并使(2)式成立，貝ljSOI高壓
二極管的擊穿電壓得以提高
nj《 (2)
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是將SOI高壓二極管的陰極形狀由常規(guī)的圓形改為環(huán)形，從而增強(qiáng)N — 結(jié)位置的曲率效應(yīng)，提高N^—結(jié)附近的電場(chǎng)，而I層界面處與N^—結(jié)距離較遠(yuǎn)，基本不受影 響，最終實(shí)現(xiàn)N+N—結(jié)附近的電場(chǎng)與I層界面位置的電場(chǎng)相等并使(2)式成立，從而SOI高 壓二極管的擊穿電壓得以提高。為了增強(qiáng)^-結(jié)位置的曲率效應(yīng)，可選用以下兩條具體途徑 環(huán)形陰極重?fù)诫s、環(huán)形陰極重?fù)诫s與圓心異質(zhì)摻雜相結(jié)合。
環(huán)形陰極重?fù)诫s通過降低陰極重?fù)诫s區(qū)面積的方法增加N —結(jié)位置的曲率。相對(duì)常規(guī) SOI高壓二極管的圓形陰極重?fù)诫s區(qū)，環(huán)形陰極重?fù)诫s的SOI高壓二極管具有面積更小的陰
極重?fù)诫s區(qū)(如圖9所示)，根據(jù)高斯定理，可近似認(rèn)為N —結(jié)面積改變后新的電場(chǎng)5、與原 有電場(chǎng)Ez滿足以下關(guān)系
z-， x (3)
其中A、 A對(duì)應(yīng)環(huán)形陰極結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外半徑。由(3)式可以看出環(huán)形陰極重?fù)诫s的SOI高 壓二極管在N"N—結(jié)附近具有比原有常規(guī)結(jié)構(gòu)更高的電場(chǎng)，這表明N+N—結(jié)的曲率效應(yīng)能在一定 程度上改善電場(chǎng)分布使之比常規(guī)結(jié)構(gòu)更接近理想情況。若通過適當(dāng)?shù)钠骷?shù)&、 A選取使 (2)式成立，則器件的縱向耐壓得以提高。結(jié)合(1)式對(duì)應(yīng)的邊界條件，將(3)式代入(2)
式，得到環(huán)形陰極內(nèi)外半徑i 2、 i i應(yīng)滿足的關(guān)系
<formula>formula see original document page 8</formula>
式中，《為元電荷，W是漂移區(qū)摻雜濃度，^是頂硅層厚度(即漂移區(qū)厚度)， 是陰極的結(jié)
深，^,是硅的介電常數(shù)，￡ ,是硅的臨界擊穿電場(chǎng)。上式可作為環(huán)形陰極重?fù)诫s的SOI高壓
二極管參數(shù)設(shè)置的參考，在實(shí)際工程應(yīng)用中，應(yīng)以(4)式為依據(jù)，結(jié)合數(shù)值模擬得出最優(yōu)化 結(jié)果。
對(duì)于環(huán)形陰極重?fù)诫s與環(huán)內(nèi)側(cè)異質(zhì)摻雜相結(jié)合的SOI高壓二極管，N+N—結(jié)位置曲率的增 加是通過將降低陰極重慘雜區(qū)面積與引入異質(zhì)摻雜相結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。異質(zhì)摻雜的作用是在N+N-結(jié)附近形成雜質(zhì)補(bǔ)償，使N -結(jié)附近的等效雜質(zhì)濃度降低。由(2)式可以看到，若以較低 的等效雜質(zhì)濃度N'代替實(shí)際摻雜濃度N，則環(huán)形陰極的內(nèi)半徑A可降低，陰極接觸區(qū)的寄 生電阻比單純使用環(huán)形陰極重?fù)诫s更低。
以常見的SOI材料為例， 一般通用較厚的SOI材料參數(shù)為20pm頂硅、3pm埋氧。在該 材料上制造的常規(guī)SOI高壓二極管擊穿電壓很難達(dá)到600V，而600V以上的擊穿電壓是產(chǎn)業(yè) 界比較普遍的要求。本發(fā)明能夠使2(^m頂硅、3pm埋氧材料上的高壓二極管達(dá)到600V以上 的擊穿電壓。此前，這樣的效果通常是需要更復(fù)雜成本更高的工藝才能實(shí)現(xiàn)。圖15給出了本 發(fā)明具體應(yīng)用于頂硅摻有濃度為5.2*1014/cm3的N型雜質(zhì)的SOI材料上的結(jié)果。利用數(shù)值模 擬軟件MEDICI進(jìn)行定量分析表明常規(guī)結(jié)構(gòu)的SOI高壓器件(如圖1所示)亦即i 2=0對(duì) 應(yīng)的SOI高壓器件的耐壓值為578K在優(yōu)化情況下本發(fā)明的擊穿電壓比常規(guī)結(jié)構(gòu)SOI高壓器 件增加了 6.74%，這表明本發(fā)明相對(duì)常規(guī)結(jié)構(gòu)具備性能上的優(yōu)勢(shì)。對(duì)比本發(fā)明與常規(guī)結(jié)構(gòu)可 以發(fā)現(xiàn)它們可以使用相同的工藝流程制造，二者的差異僅體現(xiàn)在版圖局部圖形的不同。在流 片過程中，版圖的局部圖形一般與成本無關(guān)，因此使用本發(fā)明的器件與常規(guī)器件的制造成本 相同而性能優(yōu)于常規(guī)器件，本發(fā)明具有一定的實(shí)用意義。


圖1是常規(guī)SOI高壓器件的平面示意圖，陰極(漏極或集電極)為實(shí)心圓形。其中，1 表示陽極，2表示漂移區(qū)，3表示陰極，10表示漏極，12表示源極，13表示集電極，14表示 發(fā)射極。
圖2是常規(guī)SOI高壓二極管沿半徑方向的剖面示意圖。其中，5表示襯底、7表示I層、
6表示陽極金屬引線、4表示陰極金屬引線
圖3是常規(guī)SOI高壓LDMOS器件沿半徑方向的剖面示意圖。其中，8表示溝道區(qū)、10 表示漏極、ll表示柵極、12表示源極、6表示源極金屬引線、4表示漏極金屬引線。
圖4是常規(guī)SOI高壓LIGBT器件沿半徑方向的剖面示意圖。其中，13表示集電極、11 表示柵極、14表示發(fā)射極、4表示集電極金屬引線、6表示發(fā)射極金屬引線。
圖5是一種巳有的SOI高壓器件沿半徑方向的剖面示意圖，其中，15表示電阻場(chǎng)板。
圖6是一種已有的SOI高壓器件沿半徑方向的剖面示意圖，其中，16表示漂移區(qū)底部同 型雜質(zhì)。
圖7是一種已有的SOI高壓器件沿半徑方向的剖面示意圖，其中，17表示漂移區(qū)與I層 界面的固定電荷。
圖8是本發(fā)明SOI高壓器件的平面示意圖，陰極/漏極/集電極形狀為正圓環(huán)形。 圖9是本發(fā)明SOI高壓二極管沿半徑方向的剖面示意圖。
圖10、圖ll、圖12是本發(fā)明SOI高壓器件環(huán)形陰極漏極/集電極重?fù)诫s與環(huán)內(nèi)側(cè)異質(zhì)摻 雜相結(jié)合的實(shí)施方案示意圖。其中，9表示環(huán)內(nèi)側(cè)異質(zhì)摻雜區(qū)。
圖13是本發(fā)明SOI高壓器件的平面示意圖，陰極/漏極/集電極形狀為橢圓環(huán)形。
圖14是常規(guī)SOI高壓器件的縱向電場(chǎng)分布圖、本發(fā)明SOI高壓器件縱向電場(chǎng)分布圖、理 想SOI高壓器件縱向電場(chǎng)分布圖的對(duì)比。
圖15是本發(fā)明SOI高壓二極管在不同內(nèi)半徑R2、外半徑R1情況下對(duì)應(yīng)的擊穿電壓變化 情況。
圖16是本發(fā)明SOI高壓LDMOS沿半徑方向的剖面示意圖。 圖H是本發(fā)明SOI高壓LIGBT沿半徑方向的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
一、正圓環(huán)形重?fù)诫s陰極(漏極或集電極)的SOI高壓器件。包括正圓環(huán)形重?fù)诫s陰極 的SOI高壓二極管，正圓環(huán)形重?fù)诫s漏極的SOI高壓LDMOS器件，正圓環(huán)形重?fù)诫s集電極 的SOI高壓LIGBT器件。上述方案中，所述環(huán)形重?fù)诫s陰極(漏極或集電極)的外徑A與內(nèi)徑i 2最好滿足關(guān)系 及,2 辨s,一X,)
及i
，其中g(shù)為元電荷，iV是漂移區(qū)摻雜濃度， ,是漂移區(qū)厚度，、是陰極(漏
極或集電極)的結(jié)深，^是硅的介電常數(shù)，￡ 是硅的臨界擊穿電場(chǎng)。
上述方案中，所述環(huán)形重?fù)诫s陰極(漏極或集電極)的環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域可以是絕緣區(qū)域，也
可以是與漂移區(qū)2摻雜相同的區(qū)域。
二、 橢圓環(huán)形重?fù)诫s陰極(漏極或集電極)的SOI高壓器件。包括橢圓環(huán)形重?fù)诫s陰極 的SOI高壓二極管，橢圓環(huán)形重?fù)诫s漏極的SOI高壓LDMOS器件，橢圓環(huán)形重慘雜集電極 的SOI高壓LIGBT器件。
上述方案中，所述環(huán)形重?fù)诫s陰極(漏極或集電極)的外徑A與內(nèi)徑A最好滿足關(guān)系 ^ =禱")，其中《為元電荷，7V是漂移區(qū)摻雜濃度，^,是漂移區(qū)厚度，、是陰極(漏
《2 W J
極或集電極)的結(jié)深，^,是硅的介電常數(shù)，、是硅的臨界擊穿電場(chǎng)。
上述方案中，所述環(huán)形重?fù)诫s陰極(漏極或集電極)的環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域可以是絕緣區(qū)域，也
可以是與漂移區(qū)2摻雜相同的區(qū)域。
三、 正圓環(huán)形重?fù)诫s陰極(漏極或集電極)與環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域異質(zhì)摻雜相結(jié)合的SOI高壓器 件。包括正圓環(huán)形重?fù)诫s陰極與環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域異質(zhì)摻雜相結(jié)合的SOI高壓二極管，正圓環(huán)形重 摻雜漏極與環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域異質(zhì)摻雜相結(jié)合的SOI高壓LDMOS器件，正圓環(huán)形重?fù)诫s集電極與 環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域異質(zhì)摻雜相結(jié)合的SOI高壓LIGBT器件。
上述方案中，所述環(huán)內(nèi)側(cè)異質(zhì)摻雜區(qū)(9)縱向可延伸至漂移區(qū)(2)內(nèi)部，橫向可延伸 至不超過環(huán)形重?fù)诫s陰極的外徑A的范圍。
根據(jù)以上三種具體實(shí)時(shí)方式的描述，本發(fā)明實(shí)際上可以實(shí)現(xiàn)很多種具有不同結(jié)構(gòu)的SOI 高壓器件，除環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域需要異質(zhì)摻雜的器件外，其他器件在制備過程中均不需要附加工藝 流程，只需要改變加工圖形，比如陰極(漏極或集電極)重?fù)诫s注入的掩膜版由常規(guī)的實(shí) 心形狀該成環(huán)形形狀即可。
權(quán)利要求
1、一種SOI高壓二極管，包括襯底(5)、I層(7)、漂移區(qū)(2)、陽極(1)、陰極(3)、陽極金屬引線(6)和陰極金屬引線(4)；其特征在于，陰極(3)為環(huán)形重?fù)诫s陰極。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的SOI高壓二極管，其特征在于，所述環(huán)形重?fù)诫s陰極為正圓環(huán) 形重?fù)诫s陰極或橢圓環(huán)形重?fù)诫s陰極。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的SOI高壓二極管，其特征在于，所述環(huán)形重?fù)诫s陰極的外徑A與內(nèi)徑i 2滿足關(guān)系^-, -化其中《為元電荷，W是漂移區(qū)摻雜濃度，g是漂移區(qū)厚度， 是陰極的結(jié)深，^,是硅的介電常數(shù)，￡ 是硅的臨界擊穿電場(chǎng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2所述的SOI高壓二極管，其特征在于，所述環(huán)形重慘雜陰極的環(huán) 內(nèi)側(cè)區(qū)域?yàn)榕c漂移區(qū)(2)摻雜相反的異質(zhì)慘雜區(qū)(9)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的SOI高壓二極管，其特征在于，所述環(huán)形重?fù)诫s陰極 的環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域?yàn)榕c漂移區(qū)(2)摻雜相同的區(qū)域。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的SOI高壓二極管，其特征在于，所述環(huán)形重?fù)诫s陰極 的環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域?yàn)榻^緣區(qū)域。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的SOI高壓二極管，其特征在于，所述異質(zhì)摻雜區(qū)(9)縱向延 伸至漂移區(qū)(2)內(nèi)部，橫向延伸至不超過環(huán)形重?fù)诫s陰極的外徑A的范圍。
8、 一種SOI高壓LDMOS器件，包括襯底(5)、 I層(7)、漂移區(qū)(2)、溝道區(qū)(8)、 漏極(10)、柵極(11)、源極(12)、源極金屬引線(6)和漏極金屬引線(4);其特征在于， 漏極(10)為環(huán)形重?fù)诫s漏極。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的SOI高壓LDMOS器件，其特征在于，所述環(huán)形重?fù)诫s漏極為 正圓環(huán)形重?fù)诫s漏極或橢圓環(huán)形重?fù)诫s漏極。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的SOI高壓LDMOS器件，其特征在于，所述環(huán)形重?fù)诫s漏極的外徑A與內(nèi)徑i 2滿足關(guān)系x》，其中《為元電荷，W是漂移區(qū)慘雜濃度，^是漂移區(qū)厚度，^是漏極的結(jié)深，^,是硅的介電常數(shù)，￡, 是硅的臨界擊穿電場(chǎng)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的SOI高壓LDMOS器件，其特征在于，所述環(huán)形重?fù)诫s 漏極的環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域?yàn)榕c漂移區(qū)(2)摻雜相反的異質(zhì)摻雜區(qū)(9)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8、 9或10所述的SOI高壓LDMOS器件，其特征在于，所述環(huán)形重?fù)诫s漏極的環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域?yàn)榕c漂移區(qū)(2)摻雜相同的區(qū)域。
13、 根據(jù)權(quán)利要求8、 9或10所述的SOI高壓LDMOS器件，其特征在于，所述環(huán)形重 摻雜漏極的環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域?yàn)榻^緣區(qū)域。
14、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的SOI高壓LDMOS器件，其特征在于，所述異質(zhì)摻雜區(qū)(9) 縱向延伸至漂移區(qū)(2)內(nèi)部，橫向延伸至不超過環(huán)形重?fù)诫s漏極的外徑A的范圍。
15、 一種SOI高壓LIGBT器件，包括襯底(5)、 I層(7)、漂移區(qū)(2)、溝道區(qū)(8)、 集電極(13)、柵極(11)、發(fā)射極(14)、集電極金屬引線(4)和發(fā)射極金屬引線(6);其 特征在于，所述集電極(13)為環(huán)形集電極。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的SOI高壓LIGBT器件，其特征在于，所述環(huán)形重?fù)诫s集電 極為正圓環(huán)形重?fù)诫s集電極或橢圓環(huán)形重?fù)诫s集電極。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的SOI高壓LIGBT器件，其特征在于，所述環(huán)形重?fù)诫s集電極的外徑A與內(nèi)徑i 2滿足關(guān)系^=辨")，其中g(shù)為元電荷，7V是漂移區(qū)摻雜《濃度，G,是漂移區(qū)厚度，、,是集電極的結(jié)深，^是硅的介電常數(shù)，^ 是硅的臨界擊穿電場(chǎng)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的SOI高壓LIGBT器件，其特征在于，所述環(huán)形重慘雜 集電極的環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域?yàn)榕c漂移區(qū)(2)摻雜相反的異質(zhì)摻雜區(qū)(9)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求15、 16或17所述的SOI高壓LIGBT器件，其特征在于，所述環(huán)形重 摻雜集電極的環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域?yàn)榕c漂移區(qū)(2)摻雜相同的區(qū)域。
20、 根據(jù)權(quán)利要求15、 16或17所述的SOI高壓LIGBT器件，.其特征在于，所述環(huán)形重 摻雜集電極的環(huán)內(nèi)側(cè)區(qū)域?yàn)榻^緣區(qū)域。
21、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的SOI高壓LIGBT器件，其特征在于，所述異質(zhì)慘雜區(qū)(9) 縱向延伸至漂移區(qū)(2)內(nèi)部，橫向延伸至不超過環(huán)形重?fù)诫s集電極的外徑A的范圍。
全文摘要
SOI高壓器件，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域中的SOI高壓半導(dǎo)體器件。本發(fā)明提供的SOI高壓器件包括二極管、LDMOS和LIGBT，其主要技術(shù)方案是將常規(guī)實(shí)心形狀的陰極/漏極/集電極改成環(huán)形形狀的陰極/漏極/集電極，使SOI高壓器件工作于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的縱向電場(chǎng)分布的更加均勻，從而提高SOI高壓器件擊穿電壓。本發(fā)明摒棄了通常采用的以提高I層耐壓為途徑來提高SOI高壓器件縱向耐壓的方式，通過改變器件局部結(jié)構(gòu)以提高頂硅層耐壓為途徑同樣達(dá)到提高SOI高壓器件縱向耐壓的效果，本發(fā)明可與常規(guī)CD工藝全兼容，與常規(guī)SOI高壓器件的制備工藝相比不增加工藝難度及成本，具備很強(qiáng)的可實(shí)施性。
文檔編號(hào)H01L29/861GK101179097SQ20071005065
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者明 喬, 周賢達(dá), 波 張, 健 方 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)