專利名稱：部分soi橫向雙擴(kuò)散器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及SOI技術(shù)，特別涉及SOI橫向雙擴(kuò)散器件。
背景技術(shù)：
SOI (Silicon on Insulator)技術(shù)被譽(yù)為“21世紀(jì)的硅集成電路技術(shù)”，是新一代 集成電路的主流技術(shù)之一，目前已廣泛用于集成低壓高性能芯片如超高速處理器，薄膜SOI 是采用LOCOS工藝的全介質(zhì)隔離器件，薄膜SOI采用LOCOS工藝隔離，不存在阱的制備，局 部氧化就能實(shí)現(xiàn)硅島的形成，很大程度上減少了隔離區(qū)的面積，但常規(guī)SOI器件縱向耐壓 只由漂移區(qū)和埋氧層決定，其嚴(yán)重的自熱效應(yīng)限制了其發(fā)展，Park等人提出了部分SOI器 件結(jié)構(gòu)的形式，由于硅窗口的存在，漂移區(qū)和襯底相連，耗盡層向襯底擴(kuò)展，使襯底耗盡后 承擔(dān)了部分耐壓，增加了器件的縱向耐壓長(zhǎng)度，且隨著襯底濃度的降低，縱向耐壓進(jìn)一步增 加，SOI器件擊穿電壓由縱向和橫向電壓的較小者決定，常規(guī)SOI器件為了提高其擊穿電 壓，耐壓層全部耗盡，漂移區(qū)摻雜必須較低，縱向耐壓由漏端面下漂移區(qū)和埋氧層厚度決 定，常規(guī)部分SOI器件從源極到漏極的漂移區(qū)厚度都相同，且表面電場(chǎng)不被優(yōu)化，部分SOI 器件雖然打破了常規(guī)SOI縱向耐壓的限制，但其表面電場(chǎng)必須滿足RESURF原理，表面場(chǎng)會(huì) 出現(xiàn)兩端高中間低的分布形狀，使得第二型雜質(zhì)器件漂移區(qū)未充分優(yōu)化，且RESURF本身局 限性限制了對(duì)其漂移區(qū)中電場(chǎng)調(diào)制，使得第二型雜質(zhì)器件漂移區(qū)電場(chǎng)分布不能得到改善， 如圖1所示，常規(guī)SOI器件包括源極、漏極、第一型雜質(zhì)襯底1、埋氧層2及第二型雜質(zhì)頂層 硅層3，所述第二型雜質(zhì)頂層硅層3包括第一型雜質(zhì)背柵接觸區(qū)7、源極第二型雜質(zhì)歐姆接 觸區(qū)6、第二型雜質(zhì)器件漂移區(qū)5及漏極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)4，所述第一型雜質(zhì)襯底1 設(shè)置在水平面上，埋氧層2設(shè)置在第一型雜質(zhì)襯底1上，第二型雜質(zhì)器件漂移區(qū)5設(shè)置在埋 氧層2上，埋氧層2將第一型雜質(zhì)襯底1與第二型雜質(zhì)頂層硅層3進(jìn)行電器隔離，第一型雜 質(zhì)背柵接觸區(qū)8及源極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)7相并列，設(shè)置在第二型雜質(zhì)器件漂移區(qū)5 上表面靠近源極的位置，所述漏極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)4設(shè)置在第二型雜質(zhì)器件漂移區(qū) 5上表面靠近漏極的位置，其中第一型雜質(zhì)為ρ型雜質(zhì)或η型雜質(zhì)，第二型雜質(zhì)為η型雜質(zhì) 或P型雜質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服目前常規(guī)SOI器件自熱效應(yīng)明顯的缺點(diǎn)，提供一種部分SOI 橫向雙擴(kuò)散器件。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是，部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件，包括源 極、漏極、第一型雜質(zhì)襯底、埋氧層及第二型雜質(zhì)頂層硅層，所述第二型雜質(zhì)頂層硅層包括 漏極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)及源極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)，所述第一型雜質(zhì)襯底設(shè)置在水 平面，其特征在于，所述埋氧層一端位于源極下方與器件邊緣接觸，另一端與漏極第二型雜 質(zhì)歐姆接觸區(qū)的水平距離不小于零，埋氧層的另一端到漏極下方的器件邊緣之間，第一型 雜質(zhì)襯底與第二型雜質(zhì)頂層硅層接觸形成PN結(jié)。
具體的，所述埋氧層為連續(xù)層或從一端到另一端之間分為η段，每?jī)蓚€(gè)相鄰的段 之間的間距大于零，所述間距中具有第一型雜質(zhì)襯底與第二型雜質(zhì)頂層硅層形成的PN結(jié)。進(jìn)一步的，所述間距從埋氧層的源極的一端到靠近漏極的一端依次增大，所述段 從埋氧層源極的一端到靠近漏極的一端依次減小，從埋氧層源極一端開始的第一個(gè)段的長(zhǎng) 度大于源極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)到源極的水平距離。具體的，還包括第二型雜質(zhì)浮空層，所述第二型雜質(zhì)浮空層水平設(shè)置在第一型雜 質(zhì)襯底中，其一端位于漏極下方與器件邊緣接觸，另一端與源極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)的 水平距離不小于零。再進(jìn)一步的，還包括第二型雜質(zhì)浮空層，所述第二型雜質(zhì)浮空層水平設(shè)置在第一 型雜質(zhì)襯底中，其一端位于漏極下方與器件邊緣接觸，另一端與源極第二型雜質(zhì)歐姆接觸 區(qū)的水平距離不小于零，所述間距在第二型雜質(zhì)浮空層面的水平投影上都具有第二型雜質(zhì) 浮空層，所述第二型雜質(zhì)浮空層的另一端到源極下方的器件邊緣之間的水平距離小于從埋 氧層源極下方一端開始的第一個(gè)段的長(zhǎng)度。具體的，所述第二型雜質(zhì)浮空層的濃度為IeiecnT3到2el7Cm_3，其厚度為1 μ m至Ij 5 μ m,其與第一型雜質(zhì)襯底上表面的垂直距離為3 μ m到15 μ m。再進(jìn)一步的，所述第一型雜質(zhì)為ρ型雜質(zhì)或η型雜質(zhì)，第二型雜質(zhì)為η型雜質(zhì)或P 型雜質(zhì)。本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)上述部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件，其埋氧層在漏極下方 開口，能夠有效傳遞SOI器件所產(chǎn)生的熱量，同時(shí)漏極下方為第一型雜質(zhì)襯底與第二型雜 質(zhì)頂層硅層所形成的PN結(jié)，其中，第一型雜質(zhì)襯底摻雜濃度較低，能夠?qū)⒑谋M層向襯底延 伸，且由于增加了第二型雜質(zhì)浮空層，其分擔(dān)了埋氧層電場(chǎng)，使得埋氧層中電場(chǎng)大幅度降 低，能夠使用較薄的埋氧層滿足高壓器件，進(jìn)一步減少了 SOI器件的自熱效應(yīng)，同時(shí)，第二 型雜質(zhì)浮空層能夠?qū)τ谄茀^(qū)中電場(chǎng)進(jìn)行調(diào)制，加強(qiáng)漂移區(qū)中間區(qū)域電場(chǎng)，相比常規(guī)SOI 器件，其能夠獲得更大擊穿電壓。


圖1為常規(guī)SOI器件剖視圖；圖2為本實(shí)施例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件埋氧層為連續(xù)時(shí)的剖視圖；圖3為本實(shí)施例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件埋氧層從源極的一端到靠近漏極的一 端之間分為η段時(shí)的剖視圖；圖4為常規(guī)SOI器件擊穿時(shí)等勢(shì)線分布圖；圖5為本實(shí)施例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件擊穿時(shí)等勢(shì)線分布圖；圖6為常規(guī)SOI器件與本實(shí)施例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件擊穿時(shí)橫向表面場(chǎng)分 布特性曲線；圖7為常規(guī)SOI器件與本實(shí)施例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件擊穿時(shí)縱向電場(chǎng)分布 特性曲線；圖8為常規(guī)SOI器件與本實(shí)施例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件擊穿時(shí)特性曲線；其中，1為第一型雜質(zhì)襯底，2為埋氧層，3為第二型雜質(zhì)頂層硅層，4為漏極第二型 雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)，5為第二型雜質(zhì)器件漂移區(qū)，6為源極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)，7為第一型雜質(zhì)背柵接觸區(qū)，8為第二型雜質(zhì)浮空層，21為從埋氧層源極一端開始的第一個(gè)段。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明所述的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件，其埋氧層2并未完全將第一型雜質(zhì)襯底 1與第二型雜質(zhì)頂層硅層3進(jìn)行電氣隔離，埋氧層2的一端位于源極下方與器件邊緣接觸， 另一端與漏極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)4的水平距離不小于零，埋氧層2的另一端到漏極下 方的器件邊緣之間，第一型雜質(zhì)襯底1與第二型雜質(zhì)頂層硅層3接觸形成PN結(jié)，由于其埋 氧層2在漏極下方開口，能夠有效傳遞SOI器件所產(chǎn)生的熱量。實(shí)施例本例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件的埋氧層2可以是連續(xù)層或者間斷的分為η段， 其埋氧層為連續(xù)時(shí)的剖視圖如圖2，埋氧層從源極的一端到靠近漏極的一端之間分為η段 時(shí)的剖視圖如圖3，常規(guī)SOI器件擊穿時(shí)等勢(shì)線分布圖如圖4，本實(shí)施例的部分SOI橫向雙 擴(kuò)散器件擊穿時(shí)等勢(shì)線分布圖如圖5，常規(guī)SOI器件與本實(shí)施例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件 擊穿時(shí)橫向表面場(chǎng)分布特性曲線如圖6，常規(guī)SOI器件與本實(shí)施例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器 件擊穿時(shí)縱向電場(chǎng)分布特性曲線如圖7，常規(guī)SOI器件與本實(shí)施例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器 件擊穿時(shí)特性曲線如圖8。該部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件的埋氧層2并未完全將第一型雜質(zhì)襯底1與第二型雜 質(zhì)頂層硅層3進(jìn)行電氣隔離，埋氧層2的一端位于源極下方與器件邊緣接觸，另一端與漏極 第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)4的水平距離不小于零，埋氧層2的另一端到漏極下方的器件邊緣 之間，第一型雜質(zhì)襯底1與第二型雜質(zhì)頂層硅層3接觸形成PN結(jié)，其埋氧層2從一端到另 一端可以是連續(xù)層，也可以從其一端到另一端之間分為η段，每?jī)蓚€(gè)相鄰的段之間的間距 大于零，間距中具有第一型雜質(zhì)襯底1與第二型雜質(zhì)頂層硅層3接觸形成的PN結(jié)，其間距 從埋氧層2的一端到另一端依次增大，所述段從埋氧層2 —端到另一端依次減小，從埋氧層 2源極下方一端開始的第一個(gè)段21的長(zhǎng)度大于源極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)6到源極的水平 距離，在第一型雜質(zhì)襯底1中還水平設(shè)置有第二型雜質(zhì)浮空層11，第二雜質(zhì)浮空層8的一端 位于漏極下方與器件邊緣接觸，另一端與源極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)6的水平距離不小于 零，當(dāng)埋氧層2為間斷的分為η段時(shí)，其間距在第二型雜質(zhì)浮空層8面的水平投影上都具有 第二型雜質(zhì)浮空層8，第二型雜質(zhì)浮空層8的另一端到源極下方的器件邊緣之間的水平距 離小于從埋氧層2源極下方一端開始的第一個(gè)段21的長(zhǎng)度，第二型雜質(zhì)浮空層8的濃度為 lel6Cm_3到&17cm_3，其厚度為1 μ m到5 μ m，第二型雜質(zhì)浮空層8到第一型雜質(zhì)襯底1上 表面的垂直距離為3 μ m到15 μ m,當(dāng)?shù)谝恍碗s質(zhì)為ρ型雜質(zhì)時(shí)，第二型雜質(zhì)為η型雜質(zhì)，當(dāng) 第一型雜質(zhì)為η型雜質(zhì)時(shí)，第二型雜質(zhì)為ρ型雜質(zhì)。常規(guī)SOI器件擊穿時(shí)等勢(shì)線分布圖如圖4，其相鄰等勢(shì)線電壓差為10V，從圖4中 可以看出SOI器件的埋氧層2承擔(dān)了 SOI器件的縱向耐壓，其第二型雜質(zhì)器件漂移區(qū)5中 的電場(chǎng)稀疏，該SOI器件未能達(dá)到第二型雜質(zhì)器件漂移區(qū)5的充分利用；本實(shí)施例的部分 SOI橫向雙擴(kuò)散器件擊穿時(shí)等勢(shì)線分布圖如圖5，其相鄰等勢(shì)線電壓差為10V，從圖5可以看 出等勢(shì)線不再受到埋氧層2限制，其可以“穿過(guò)”埋氧層2，使第一型雜質(zhì)襯底1承受器件縱 向耐壓，打破了常規(guī)SOI器件其耐壓受到埋氧層2厚度的限制，同時(shí)第二型雜質(zhì)浮空層8對(duì)于第二型雜質(zhì)器件漂移區(qū)5中的電場(chǎng)進(jìn)行調(diào)制，促使第二型雜質(zhì)器件漂移區(qū)5中的電場(chǎng)進(jìn) 行再分布，使得該部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件橫向電場(chǎng)分布更為均勻，該部分SOI橫向雙擴(kuò)散 器件具有更大的擊穿電壓；常規(guī)SOI器件與本實(shí)施例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件擊穿時(shí)橫 向表面場(chǎng)分布特性曲線如圖6，其中，X軸代表水平方向距離，Y軸代表電場(chǎng)，從圖6上可以 看出本實(shí)施例所提供的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件由于表面場(chǎng)受到了第二型雜質(zhì)浮空層8對(duì) 其的調(diào)制，其分布明顯更為均勻，相比于常規(guī)SOI技術(shù)所集成的LDMOS器件展現(xiàn)出了巨大的 優(yōu)勢(shì)；常規(guī)SOI器件與本實(shí)施例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件擊穿時(shí)縱向電場(chǎng)分布特性曲線 如圖7，其中，X軸代表垂直方向距離，Y軸代表電場(chǎng)，從圖7可以看出本實(shí)施例所提供的部 分SOI橫向雙擴(kuò)散器件將埋氧層2電場(chǎng)從常規(guī)SOI器件的8. 5E5V/cm降至2. 5E5V/cm,同時(shí) 耗盡層寬度有了大幅度提高，所以要達(dá)到相同的擊穿電壓需求，本實(shí)施例所提供的部分SOI 橫向雙擴(kuò)散器件可以用較薄的埋氧層2厚度便可達(dá)到要求，再加上本實(shí)施例所提供的部分 SOI橫向雙擴(kuò)散器件其埋氧層2在漏極開孔，可向第一型雜質(zhì)襯底1傳輸該器件工作中所 產(chǎn)生的熱量，所以其具有更小的自熱效應(yīng)；常規(guī)SOI器件與本實(shí)施例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散 器件擊穿時(shí)特性曲線如圖8，其中，X軸代表漏極電壓，Y軸代表漏極電流，從圖8上可以看 出由于第二型雜質(zhì)浮空層8對(duì)于第二型雜質(zhì)器件漂移區(qū)5中橫向電場(chǎng)與縱向電場(chǎng)的調(diào)制作 用，使本實(shí)施例的部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件獲得了 445V擊穿電壓，而常規(guī)SOI器件擊穿電 壓卻僅有315V。
權(quán)利要求
1.部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件，包括源極、漏極、第一型雜質(zhì)襯底、埋氧層及第二型雜質(zhì) 頂層硅層，所述第二型雜質(zhì)頂層硅層包括漏極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)及源極第二型雜質(zhì)歐 姆接觸區(qū)，所述第一型雜質(zhì)襯底設(shè)置在水平面，其特征在于，所述埋氧層一端位于源極下方 與器件邊緣接觸，另一端與漏極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)的水平距離不小于零，埋氧層的另 一端到漏極下方的器件邊緣之間，第一型雜質(zhì)襯底與第二型雜質(zhì)頂層硅層接觸形成PN結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件，其特征在于，所述埋氧層為連續(xù)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件，其特征在于，還包括第二型雜質(zhì)浮空 層，所述第二型雜質(zhì)浮空層水平設(shè)置在第一型雜質(zhì)襯底中，其一端位于漏極下方與器件邊 緣接觸，另一端與源極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)的水平距離不小于零。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件，其特征在于，所述埋氧層從一端到另 一端之間分為η段，每?jī)蓚€(gè)相鄰的段之間的間距大于零，所述間距中具有第一型雜質(zhì)襯底 與第二型雜質(zhì)頂層硅層接觸形成PN結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件，其特征在于，所述間距從埋氧層的一 端到另一端依次增大，所述段從埋氧層的一端到另一端依次減小，從埋氧層源極下方一端 開始的第一個(gè)段的長(zhǎng)度大于源極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)到源極的水平距離加上第二型雜 質(zhì)歐姆接觸區(qū)的長(zhǎng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件，其特征在于，還包括第二型雜質(zhì) 浮空層，所述第二型雜質(zhì)浮空層水平設(shè)置在第一型雜質(zhì)襯底中，其一端位于漏極下方與器 件邊緣接觸，另一端與源極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)的水平距離不小于零，所述間距在第二 型雜質(zhì)浮空層面的水平投影上都具有第二型雜質(zhì)浮空層，所述第二型雜質(zhì)浮空層的另一端 到源極下方的器件邊緣之間的水平距離小于從埋氧層源極下方一端開始的第一個(gè)段的長(zhǎng) 度。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件，其特征在于，所述第二型雜質(zhì)浮 空層的濃度為lel6cm_3到&17cm_3，其厚度為1 μ m到5 μ m，其與第一型雜質(zhì)襯底上表面的 垂直距離為3μπι至Ij 15 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7所述部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件，其特征 在于，所述第一型雜質(zhì)為P型雜質(zhì)或η型雜質(zhì)，第二型雜質(zhì)為η型雜質(zhì)或ρ型雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及SOI技術(shù)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有常規(guī)SOI器件自熱效應(yīng)明顯的問(wèn)題，提供了一種部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件，其技術(shù)方案可概括為部分SOI橫向雙擴(kuò)散器件，其埋氧層一端位于源極下方與器件邊緣接觸，另一端與漏極第二型雜質(zhì)歐姆接觸區(qū)的水平距離不小于零，埋氧層的另一端到漏極下方的器件邊緣之間，第一型雜質(zhì)襯底與第二型雜質(zhì)頂層硅層接觸形成PN結(jié)。本發(fā)明的有益效果是，其埋氧層在漏極下方開口，能夠有效傳遞SOI器件所產(chǎn)生的熱量，適用于SOI器件。
文檔編號(hào)H01L29/06GK102082169SQ201010579250
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者廖紅, 羅波 申請(qǐng)人:四川長(zhǎng)虹電器股份有限公司