一種帶三角槽的soi-ldmos高壓功率器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶三角槽的SOI—LDMOS高壓功率器件。本實用新型爭對現(xiàn)有技術(shù)SOI—LDMOS器件關斷時，漏極電壓將在埋氧層下方誘導出電子反型層，它會阻止等勢線穿過埋氧層，導致?lián)舸┻^早發(fā)生在硅層，縱向耐壓難以提高的問題，公開了一種帶三角槽的SOI—LDMOS高壓功率器件。其主要是通過在漂移區(qū)下方的埋氧層上蝕刻出的三角形溝槽；這樣在漂移區(qū)下方，就存在一個埋氧層斜面，它可以束縛帶正電的空穴，形成高濃度的正面電荷，這些電荷大大提高了器件縱向耐壓。而且，器件漂移區(qū)厚度從源到漏線性增加，根據(jù)RESURF(降低表面電場)原理，橫向電場因受到調(diào)制而變得均勻，有利于提高橫向耐壓和抑制比導通電阻的快速增加。
【專利說明】—種帶三角槽的SO卜LDMOS高壓功率器件

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型屬于高壓功率器件領域，具體涉及一種帶三角槽的S01-LDM0S高壓功率器件。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有技術(shù)在S01-LDM0S器件關斷時，漏極電壓將在埋氧層下方誘導出電子反型層，它會阻止等勢線穿過埋氧層，導致?lián)舸┻^早發(fā)生在硅層，縱向耐壓難以提高的問題。因為橫向耐壓的提高可以通過增加漂移區(qū)長度、橫向電場來實現(xiàn)，所以S01-LDM0S器件耐壓的提高主要受縱向耐壓限制。從理論上來講增加漂移區(qū)和埋氧層厚度可提高縱向耐壓。但S12是熱的不良導體，增加埋氧層厚度會使自熱效應更加嚴重，而增加漂移區(qū)厚度會導致?lián)诫s濃度降低，比導通電阻迅速增加，最后厚的漂移區(qū)和埋氧層也不利于與低壓電路集成。如何提高S01-LDM0S功率器件耐壓，是它在高壓功率器件，尤其是智能功率集成電路領域應用的關鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問題
[0004]為解決上述問題，本實用新型提出了一種帶三角槽的S01-LDM0S高壓功率器件。其主要是通過在漂移區(qū)下方的埋氧層上蝕刻出的三角形溝槽；這樣在漂移區(qū)下方，就存在一個埋氧層斜面，它可以束縛帶正電的空穴，形成高濃度的正面電荷，這些電荷大大提高了器件縱向耐壓。
[0005]( 二 )技術(shù)方案
[0006]一種帶三角槽的S01-LDM0S高壓功率器件，其主要包括:襯底電極、縱向由下而上的P型襯底、漂移區(qū)、源電極、漏電極、柵電極、絕緣S12層(常稱為埋氧層)和空穴層；其中所述的漂移區(qū)橫向兩端分別形成了 n+源區(qū)和n+漏區(qū)，在n+源區(qū)的邊上是P體區(qū)；所述的埋氧層上蝕刻出了一個三角形溝槽，如此在漂移區(qū)下方就存在一個埋氧層斜面，所述的空穴層就在這個埋氧層斜面上。
[0007]進一步的，所述的整個埋氧層均處于水平面，能與低壓電路完全的集成在一起；因此，當此器件的埋氧層與常規(guī)器件的厚度一樣時，他的等效厚度會比常規(guī)器件薄，就能有效緩解自熱效應。
[0008]進一步的，所述的漂移區(qū)長度為30 μ m，埋氧層厚度為111111，三角槽深度為0.511111時，埋氧層電場被增強到7X106V/cm，耐壓為353V。
[0009]進一步的，所述的埋氧層為絕緣S12層，S12是熱的不良導體，增加埋氧層厚度會使自熱效應更加嚴重，而增加漂移區(qū)厚度會導致?lián)诫s濃度降低，比導通電阻迅速增加，最后厚的漂移區(qū)和埋氧層也不利于與低壓電路集成，因此埋氧層和漂移區(qū)的厚度一定要薄。
[0010]進一步的，所述的埋氧層的三角形槽的形成方式是先在硅表面上注入氧離子，形成二氧化硅層，然后在其表面蝕刻出三角形槽，再著沉積多晶硅，最后與另一硅片鍵合并減薄。
[0011]進一步的，所述的埋氧層溝槽的三角形形狀并不是唯一的，只要能使埋氧層表面傾斜都可以；埋氧層上下界面都可各蝕刻一個三角形溝槽。
[0012]進一步的，其特征是在漂移區(qū)和襯底之間的絕緣S12層(常稱為埋氧層)，如此，在漂移區(qū)下方就存在一個埋氧層斜面，它可以束縛帶正電的空穴，形成高濃度的正面電荷，這些電荷大力度的提高了器件的縱向耐壓；而且，器件漂移區(qū)厚度從源到漏線性增加，根據(jù)RESURF(降低表面電場)原理，橫向電場因受到調(diào)制而變得均勻，有利于提高橫向耐壓和抑制比導通電阻的快速增加。
[0013](三)有益效果
[0014]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其具有以下有益效果:本實用新型在漂移區(qū)下方的埋氧層上蝕刻出一個三角形溝槽。這樣在漂移區(qū)下方，就存在一個埋氧層斜面，它可以束縛帶正電的空穴，形成高濃度的正面電荷。這些電荷大大提高了器件縱向耐壓。而且，器件漂移區(qū)厚度從源到漏線性增加，根據(jù)RESURF(降低表面電場)原理，橫向電場因受到調(diào)制而變得均勻，有利于提高橫向耐壓和抑制比導通電阻的快速增加。新器件埋氧層等效厚度比常規(guī)器件薄，能有效緩解自熱效應。另外，器件的整個埋氧層處于水平，完全能與低壓電路集成在一起。相比其他耐壓結(jié)構(gòu)，帶三角槽的S01-LDM0S高壓功率器件實現(xiàn)工藝簡單，更易商用化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本實用新型擊穿時的二維電勢分布示意圖。
[0017]圖3是本實用新型的實現(xiàn)主要工藝流程示意圖。

【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，一種帶三角槽的S01-LDM0S高壓功率器件，其主要包括:襯底電極、縱向由下而上的P型襯底、漂移區(qū)、源電極、漏電極、柵電極、絕緣3102層(常稱為埋氧層)和空穴層；其中所述的漂移區(qū)橫向兩端分別形成了 n+源區(qū)和n+漏區(qū)，在n+源區(qū)的邊上是P體區(qū)；所述的埋氧層上蝕刻出了一個三角形溝槽，如此在漂移區(qū)下方就存在一個埋氧層斜面，所述的空穴層就在這個埋氧層斜面上。
[0019]其中，所述的整個埋氧層均處于水平面，能與低壓電路完全的集成在一起；因此，當此器件的埋氧層與常規(guī)器件的厚度一樣時，他的等效厚度會比常規(guī)器件薄，就能有效緩解自熱效應。
[0020]如圖2所示，本實用新型在被擊穿時，埋氧層中的等勢線分布比較密，而且表面電場分布更加均勻。所述的漂移區(qū)長度為30 μ m，埋氧層厚度為111111，三角槽深度為0.511111時，埋氧層電場被增強到7X106V/cm，耐壓為353V。
[0021 ] 其中，所述的埋氧層為絕緣S12層，S12是熱的不良導體，增加埋氧層厚度會使自熱效應更加嚴重，而增加漂移區(qū)厚度會導致?lián)诫s濃度降低，比導通電阻迅速增加，最后厚的漂移區(qū)和埋氧層也不利于與低壓電路集成，因此埋氧層和漂移區(qū)的厚度一定要薄。
[0022]如圖3所示，，所述的埋氧層的三角形槽的形成方式是先在硅表面上注入氧離子，形成二氧化硅層，然后在其表面蝕刻出三角形槽，再著沉積多晶硅，最后與另一硅片鍵合并減薄。
[0023]其中，所述的埋氧層溝槽的三角形形狀并不是唯一的，只要能使埋氧層表面傾斜都可以；埋氧層上下界面都可各蝕刻一個三角形溝槽。
[0024]其中，其特征是在漂移區(qū)和襯底之間的絕緣S12層(常稱為埋氧層)，如此，在漂移區(qū)下方就存在一個埋氧層斜面，它可以束縛帶正電的空穴，形成高濃度的正面電荷，這些電荷大力度的提高了器件的縱向耐壓；而且，器件漂移區(qū)厚度從源到漏線性增加，根據(jù)RESURF(降低表面電場)原理，橫向電場因受到調(diào)制而變得均勻，有利于提高橫向耐壓和抑制比導通電阻的快速增加。
[0025]上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的構(gòu)思和范圍進行限定。在不脫離本實用新型設計構(gòu)思的前提下，本領域普通人員對本實用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進，均應落入到本實用新型的保護范圍，本實用新型請求保護的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
【權(quán)利要求】
1.一種帶三角槽的SO1-LDMOS高壓功率器件，其主要包括:襯底電極、縱向由下而上的P型襯底、漂移區(qū)、源電極、漏電極、柵電極、絕緣S12層和空穴層；其中所述的絕緣S12層常稱為埋氧層，所述的漂移區(qū)橫向兩端分別形成了 n+源區(qū)和n+漏區(qū)，在n+源區(qū)的邊上是P體區(qū)；所述的埋氧層上蝕刻出了一個三角形溝槽，如此在漂移區(qū)下方就存在一個埋氧層斜面，所述的空穴層就在這個埋氧層斜面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶三角槽的S01-LDM0S高壓功率器件，其特征在于:所述的整個埋氧層均處于水平面，能與低壓電路完全的集成在一起；因此，當此器件的埋氧層與常規(guī)器件的厚度一樣時，他的等效厚度會比常規(guī)器件薄，就能有效緩解自熱效應。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶三角槽的S01-LDM0S高壓功率器件，其特征在于:所述的漂移區(qū)長度為30 μ m,埋氧層厚度為I μ m,三角槽深度為0.5 μ m時，埋氧層電場被增強到 7 X 106V/cm,耐壓為 353V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶三角槽的S01-LDM0S高壓功率器件，其特征在于:所述的埋氧層為絕緣S12層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶三角槽的S01-LDM0S高壓功率器件，其特征在于:所述的埋氧層的三角形槽的形成方式是先在硅表面上注入氧離子，形成二氧化硅層，然后在其表面蝕刻出三角形槽，再著沉積多晶硅，最后與另一硅片鍵合并減薄。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶三角槽的S01-LDM0S高壓功率器件，其特征在于:所述的埋氧層溝槽為三角形形狀；埋氧層上下界面都可各蝕刻一個三角形溝槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶三角槽的S01-LDM0S高壓功率器件，其特征是在漂移區(qū)和襯底之間的絕緣S12層，如此，在漂移區(qū)下方就存在一個埋氧層斜面，它可以束縛帶正電的空穴，形成高濃度的正面電荷，這些電荷大力度的提高了器件的縱向耐壓；而且，器件漂移區(qū)厚度從源到漏線性增加，根據(jù)RESURF也就是降低表面電場原理，橫向電場因受到調(diào)制而變得均勻，有利于提高橫向耐壓和抑制比導通電阻的快速增加。
【文檔編號】H01L29/78GK204102908SQ201420590925
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】陽小明, 李天倩, 卿朝進, 蔡育 申請人:西華大學