專利名稱：高可靠soi ldmos功率器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體制造領(lǐng)域， 具體地說涉及一種高可靠SOI LDMOS功率器件。
背景技術(shù)：
LDMOS(Lateral Double Diffused Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，橫向雙擴散金屬氧化物場效應晶體管)增益高，線性范圍寬，互調(diào)失真小，被廣泛應用在無線通信、醫(yī)療電子等各個領(lǐng)域中。SOI器件結(jié)構(gòu)的縱向電場小，反型層較厚，表面散射作用降低，器件的遷移率高、跨導大，加上寄生電容主要來自隱埋二氧化硅層電容，遠小于體硅MOSFET中的電容，也不隨器件按比例縮小而改變，SOI的結(jié)電容和連線電容都很小。在SOI工藝基礎(chǔ)上所制的LDMOS作為高壓大功率器件便綜合了以上優(yōu)點，具有明顯的優(yōu)勢。正常工作的高壓器件內(nèi)部會產(chǎn)生較高的電場，在高電場下發(fā)生的碰撞電離現(xiàn)象產(chǎn)生的碰撞電離載流子產(chǎn)生一定大小的碰撞電流。此碰撞電流一方面自身形成漏電流，一方面使得期間內(nèi)的寄生晶體管處于亞開啟狀態(tài)，增加了器件的漏電流。如果碰撞電離進一步增大，寄生晶體管完全開啟，器件進入滯回區(qū)域，器件將發(fā)生損傷或燒毀。另外，器件內(nèi)部的噪聲、外部信號的過壓等因素也會造成器件寄生晶體管的開啟。這些都嚴重影響到了器件的可靠性。作為高電壓大電流的功率器件，器件的可靠性是LDMOS作為產(chǎn)品應用到工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中最為重要的一點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，解決現(xiàn)有技術(shù)中SOI LDMOS功率器件可靠性能差的問題，提供一種高可靠SOI LDMOS功率器件。本發(fā)明提供的一種高可靠SOI LDMOS功率器件，包括在SOI LDMOS功率器件的頂層硅中，注入有高濃度的埋層和接觸注入?yún)^(qū)，且埋層與接觸注入?yún)^(qū)連接；通過所述埋層可充分抽取SOI LDMOS功率器件中SOI LDMOS柵附近的載流子，并經(jīng)所述接觸注入?yún)^(qū)引出，控制SOI LDMOS柵附近的電位。進一步，所述SOI LDMOS是指以絕緣層上硅工藝所制成的橫向雙擴散晶體管器件。進一步,所述絕緣層上娃工藝包括注氧隔離SMOX或硅片鍵合反面腐蝕。進一步，SOI LDMOS的頂層硅是指埋氧層上制作半導體器件的區(qū)域。進一步，所述接觸注入?yún)^(qū)與源端引出短接，使其電位與源區(qū)電位相等。進一步，所述接觸注入?yún)^(qū)單獨接入一電位；對于N型SOI LDM0S，高濃度的P型接觸注入?yún)^(qū)連接并引出P型埋層，并與低于源端的電位連接；對于P型SOI LDM0S,高濃度的N型接觸注入?yún)^(qū)連接并引出N型埋層并與低于源端的電位連接。
進一步，所述接觸注入?yún)^(qū)包括高濃度接觸注入?yún)^(qū)或金屬接觸引出區(qū)；所述金屬接觸引出區(qū)中的金屬包括鋁、銅、鎢或其化合物。進一步，所述埋層設在埋氧層表面或埋氧層與器件表面之間的位置；所述埋層的范圍為器件工作區(qū)域的一部分、器件工作的全部區(qū)域或者整個SOI基。本發(fā)明提供的高可靠SOI LDMOS功率器件，在SOI LDMOS的頂層硅中，制成高濃度的埋層并通過接觸注入?yún)^(qū)引出，利用此埋層充分抽取SOI LDMOS器件SOI LDMOS柵附近的載流子，控制SOI LDMOS柵附近電位，避免由噪聲電流或者碰撞電流引起的寄生晶體管開啟而導致的LDMOS器件損傷或燒毀，同時抬升了 LDMOS器件在靜電沖擊下的維持電壓，擴展了LDMOS功率器件的電學安全工作區(qū)域，增強了器件可靠性。


圖I為本發(fā)明實施例提供的高可靠SOI LDMOS功率器件結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖2為本發(fā)明實施例一所示的高可靠SOI LDMOS功率器件LDMOS功率器件的剖面不意圖俯視不意圖；圖3為本發(fā)明實施例二所示的高可靠SOI LDMOS功率器件LDMOS功率器件的剖面不意圖俯視不意圖；圖4為本發(fā)明實施例三所示的高可靠SOI LDMOS功率器件LDMOS功率器件的剖面示意圖俯視示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細描述。本發(fā)明提供的高可靠SOI LDMOS功率器件，包括在SOI LDMOS功率器件的頂層硅中，注入有高濃度的埋層和接觸注入?yún)^(qū)，且埋層與接觸注入?yún)^(qū)連接。通過所述埋層可充分抽取SOI LDMOS功率器件中SOI LDMOS柵附近的載流子，并經(jīng)所述接觸注入?yún)^(qū)引出，控制SOILDMOS柵附近的電位。其中，SOI LDMOS是指以絕緣層上硅工藝所制成的橫向雙擴散晶體管器件。絕緣層上硅工藝包括注氧隔離SM0X、硅片鍵合反面腐蝕或其他。S0ILDM0S的頂層硅是指埋氧層上制作半導體器件的區(qū)域。埋層設在埋氧層表面或埋氧層與器件表面之間的位置，埋層的范圍為器件工作區(qū)域的一部分、器件工作的全部區(qū)域或者整個SOI基底。接觸注入?yún)^(qū)可以是高濃度接觸注入?yún)^(qū)也可以是金屬接觸引出區(qū)。金屬接觸引出區(qū)中的金屬為 鋁、銅、鎢或其他化合物。接觸注入?yún)^(qū)可以源端引出短接，使其電位與源區(qū)電位相等。接觸注入?yún)^(qū)也可以單獨單獨接入一電位，對于N型SOI LDMOS,高濃度的P型接觸注入?yún)^(qū)連接并引出P型埋層，并與低于源端的電位連接；對于P型SOI LDMOS,高濃度的N型接觸注入?yún)^(qū)連接并引出N型埋層并與低于源端的電位連接。本發(fā)明提供的高可靠SOI LDMOS功率器件，在SOI LDMOS的頂層硅中，制成高濃度的埋層并通過接觸注入?yún)^(qū)引出，利用此埋層充分抽取SOI LDMOS器件SOI LDMOS柵附近的載流子，控制SOI LDMOS柵附近電位，避免由噪聲電流或者碰撞電流引起的寄生晶體管開啟而導致的LDMOS器件損傷或燒毀，同時抬升了 LDMOS器件在靜電沖擊下的維持電壓，擴展了LDMOS功率器件的電學安全工作區(qū)域，增強了器件可靠性。實施例一本發(fā)明提供的高可靠SOI LDMOS功率器件，如圖I所示，圖中，19為埋氧層，材料為二氧化硅；18為頂硅層，在此層中制作SOI器件；17為底硅層，通過埋氧層19與頂硅層18完全隔絕；16為SOI LDMOS柵，材料為高濃度注入的多晶硅；15為漂移區(qū)；13為源端注入?yún)^(qū)形成器件源端，14為漏端注入?yún)^(qū)形成 器件漏端；11為埋層，此實施例中其范圍為器件工作區(qū)域的一部分，深度為埋氧層19之上緊鄰埋氧層19 ;12為高濃度接觸注入?yún)^(qū)，其作用在于連接埋層11與頂硅層18的表面，使得埋層11的電位可以被控制，載流子在通過埋層11與高濃度接觸注入?yún)^(qū)12的通道過程中被吸收。通過控制高濃度接觸注入?yún)^(qū)12附近電位充分吸收過剩載流子，避免了由噪聲電流或者碰撞電流引起的寄生晶體管開啟而導致的LDMOS器件損傷或燒毀，同時抬升了 LDMOS器件在靜電沖擊下的維持電壓，擴展了 LDMOS功率器件的電學安全工作區(qū)域，增強了器件可靠性。實施例二 如圖2所示，為本發(fā)明實施例于埋氧層之上緊鄰埋氧層且全工作區(qū)域埋層的SOILDMOS功率器件結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖中，29為埋氧層，材料為二氧化硅；28為頂硅層，在此層中制作SOI器件；27為底硅層，通過埋氧層29與頂硅層28完全隔絕；26為SOI LDMOS柵，材料為高濃度注入的多晶硅；25為漂移區(qū)；23為源端注入?yún)^(qū)形成器件源端，24為漏端注入?yún)^(qū)形成器件漏端；21為埋層，此實施例中其范圍為器件的全部工作區(qū)域，深度為埋氧層29之上緊鄰埋氧層29 ；22為高濃度接觸注入?yún)^(qū)，其作用在于連接埋層21與頂硅層28的表面，使得埋層21的電位可以被控制，載流子在通過埋層21與高濃度接觸注入?yún)^(qū)22的通道過程中被吸收。此實施例較前一實施例優(yōu)點在于剩余載流子吸收的范圍更大，缺點是有更大的寄生電容，而效果并不一定會有相應等幅度的提高，選擇性的采用。實施例三如圖3所示，為本發(fā)明實施例于埋氧層與器件表面之間且部分工作區(qū)域埋層的SOI LDMOS功率器件結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。39為埋氧層，材料為二氧化硅；38為頂硅層，在此層中制作SOI器件；37為底硅層，通過埋氧層39與頂硅層38完全隔絕；36為SOI LDMOS柵，材料為高濃度注入的多晶硅；35為漂移區(qū)；33為源端注入?yún)^(qū)形成器件源端，34為漏端注入?yún)^(qū)形成器件漏端；31為埋層，此實施例中其范圍為器件工作區(qū)域的一部分，深度為埋氧層39與頂硅層38表面之間的位置；32為高濃度接觸注入?yún)^(qū)，其作用在于連接埋層31與頂硅層38的表面，使得埋層31的電位可以被控制，載流子在通過埋層31與高濃度接觸注入?yún)^(qū)32的通道過程中被吸收。此實施例亦能很好的達到提高器件可靠性的目的，在工藝條件與成本允許的情況下，選擇性的采用。實施例四如圖4所示，為本發(fā)明實施例金屬接觸引出區(qū)、于埋氧層之上緊鄰埋氧層且部分工作區(qū)域埋層的SOI LDMOS功率器件結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。49為埋氧層，材料為二氧化硅；48為頂硅層，在此層中制作SOI器件；47為底硅層，通過埋氧層49與頂硅層48完全隔絕；46為SOI LDMOS柵，材料為高濃度注入的多晶硅；45為漂移區(qū)；43為源端注入?yún)^(qū)形成器件源端，44為漏端注入?yún)^(qū)形成器件漏端；41為埋層，此實施例中其范圍為器件工作區(qū)域的一部分，深度為埋氧層49之上緊鄰埋氧層49 ；42為鋁、銅、鎢或其合金所制的金屬接觸引出區(qū)，其作用在于連接埋層41與頂硅層48的表面，使得埋層41的電位可以被控制，載流子在通過埋層41與接金屬接觸引出區(qū)42的通道過程中被吸收。此實施例亦能很好的達到提高器件可靠性的目的，在工藝條件與成本允許的情況下，選擇性的采用。雖然關(guān)于示例實施例及其優(yōu)點已經(jīng)詳細說明，應當理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求限定的保護范圍的情況下，可以對這些實施例進行各種變化、替換和修改。對于其他例子，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當容易理解在保持本發(fā)明保護范圍內(nèi)的同時，工藝步驟的次序可以變化。此外，本發(fā)明的應用范圍不局限于說明書中描述的特定實施例的工藝、機構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內(nèi)容，作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易地理解，對于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本發(fā)明描述的對應實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結(jié)果，依照本發(fā)明可以對它們進行應用。因此，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在將這些工藝、機構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟包含在其保護范圍內(nèi)。應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種高可靠SOI LDMOS功率器件，其特征在于，包括 在SOI LDMOS功率器件的頂層硅中，注入有高濃度的埋層和接觸注入?yún)^(qū)，且埋層與接觸注入?yún)^(qū)連接； 通過所述埋層可充分抽取SOI LDMOS功率器件中SOI LDMOS柵附近的載流子，并經(jīng)所述接觸注入?yún)^(qū)引出，控制SOI LDMOS柵附近的電位。
2.如權(quán)利要求I所述的高可靠SOILDMOS功率器件，其特征在于 所述SOI LDMOS是指以絕緣層上硅工藝所制成的橫向雙擴散晶體管器件。
3.如權(quán)利要求2所述的高可靠SOILDMOS功率器件，其特征在于，所述絕緣層上硅工藝包括 注氧隔離SMOX或硅片鍵合反面腐蝕。
4.如權(quán)利要求3所述的高可靠SOILDMOS功率器件，其特征在于 SOI LDMOS的頂層硅是指埋氧層上制作半導體器件的區(qū)域。
5.如權(quán)利要求4所述的高可靠SOILDMOS功率器件，其特征在于 所述接觸注入?yún)^(qū)與源端引出短接，使其電位與源區(qū)電位相等。
6.如權(quán)利要求5所述的高可靠SOILDMOS功率器件，其特征在于 所述接觸注入?yún)^(qū)單獨接入一電位； 對于N型SOI LDM0S，高濃度的P型接觸注入?yún)^(qū)連接并引出P型埋層，并與低于源端的電位連接； 對于P型SOI LDMOS,高濃度的N型接觸注入?yún)^(qū)連接并引出N型埋層并與低于源端的電位連接。
7.如權(quán)利要求5或6所述的高可靠SOILDMOS功率器件，其特征在于，所述接觸注入?yún)^(qū)包括 高濃度接觸注入?yún)^(qū)或金屬接觸引出區(qū)； 所述金屬接觸引出區(qū)中的金屬包括鋁、銅、鎢或其化合物。
8.如權(quán)利要求5或6所述的高可靠SOILDMOS功率器件，其特征在于， 所述埋層設在埋氧層表面或埋氧層與器件表面之間的位置； 所述埋層的范圍為器件工作區(qū)域的一部分、器件工作的全部區(qū)域或者整個SOI基底。
全文摘要
公開了一種高可靠SOI LDMOS功率器件，包括在SOI LDMOS功率器件的頂層硅中，注入有高濃度的埋層和接觸注入?yún)^(qū)，且埋層與接觸注入?yún)^(qū)連接；通過所述埋層可充分抽取SOI LDMOS功率器件中SOI LDMOS柵附近的載流子，并經(jīng)所述接觸注入?yún)^(qū)引出，控制SOI LDMOS柵附近的電位。本發(fā)明提供的高可靠SOI LDMOS功率器件，在SOI LDMOS的頂層硅中，制成高濃度的埋層并通過接觸注入?yún)^(qū)引出，利用此埋層充分抽取SOI LDMOS器件SOI LDMOS柵附近的載流子，控制SOI LDMOS柵附近電位，避免由噪聲電流或者碰撞電流引起的寄生晶體管開啟而導致的LDMOS器件損傷或燒毀，同時抬升了LDMOS器件在靜電沖擊下的維持電壓，擴展了LDMOS功率器件的電學安全工作區(qū)域，增強了器件可靠性。
文檔編號H01L29/78GK102623506SQ20121010367
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者姜一波, 杜寰 申請人:中國科學院微電子研究所