一種減小熱載流子效應(yīng)的橫向高壓器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體功率器件領(lǐng)域，具體涉及一種減小熱載流子效應(yīng)的橫向高壓器件。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓功率器件由于其易集成、工藝兼容性等優(yōu)點，在工業(yè)控制、汽車電子等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，當(dāng)器件在高的漏端電壓和柵端電壓下工作時，器件溝道內(nèi)會產(chǎn)生很大的電場，使得器件溝道內(nèi)的載流子滿足成為熱載流子的條件，當(dāng)器件工作在高壓條件下時，器件溝道內(nèi)大的縱向電場會引發(fā)器件的熱載流子效應(yīng)，導(dǎo)致器件的導(dǎo)通電阻、飽和電流等電學(xué)特性發(fā)生退化，縮短器件的壽命。熱載流子效應(yīng)是高壓功率器件中不可避免的問題，對于橫向高壓器件，電流在硅-二氧化硅界面運(yùn)動，熱載流子效應(yīng)則更加嚴(yán)重。
[0003]對于低壓的金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)器件，可以采用降低電場的結(jié)構(gòu)(如雙擴(kuò)散漏的器件結(jié)構(gòu)等)減小強(qiáng)電場對器件的破壞作用，延長器件的壽命。但橫向高壓器件的熱載流子注入效應(yīng)不僅發(fā)生在溝道末端處，在漂移區(qū)也存在嚴(yán)重的熱載流子效應(yīng)。因此，對于減小橫向高壓器件的熱載流子效應(yīng)，還需要格外考慮漂移區(qū)的熱載流子注入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對傳統(tǒng)橫向高壓器件的熱載流子效應(yīng)的問題，提出了一種減小熱載流子效應(yīng)的橫向高壓器件，該器件在淺槽隔離區(qū)內(nèi)設(shè)置了一個高介電常數(shù)介質(zhì)塊，使得第二導(dǎo)電類型阱區(qū)靠近高介電常數(shù)介質(zhì)塊附近的電場強(qiáng)度減小，抑制了熱載流子注入到氧化層，有效降低了器件的熱載流子效應(yīng)，延長了器件的壽命。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種減小熱載流子效應(yīng)的橫向高壓器件，包括第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I ;形成在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I上的第一導(dǎo)電類型體區(qū)2和第二導(dǎo)電類型阱區(qū)3 ;形成在第一導(dǎo)電類型體區(qū)2中的第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)4和第一導(dǎo)電類型源區(qū)5 ;形成在第二導(dǎo)電類型阱區(qū)3中的淺槽隔離區(qū)7和第一導(dǎo)電類型緩沖區(qū)11，淺槽隔離區(qū)7位于第一導(dǎo)電類型體區(qū)2和第一導(dǎo)電類型緩沖區(qū)11之間；形成于第一導(dǎo)電類型緩沖區(qū)11中的第二導(dǎo)電類型漏區(qū)6 ;形成于第一導(dǎo)電類型源區(qū)5和淺槽隔離區(qū)7之間區(qū)域上方的柵氧化層10，形成于柵氧化層10和部分淺槽隔離區(qū)7之上的多晶硅柵8，其特征在于，所述淺槽隔離區(qū)7內(nèi)設(shè)有高介電常數(shù)介質(zhì)塊12，所述高介電常數(shù)介質(zhì)塊12可使第二導(dǎo)電類型阱區(qū)3靠近高介電常數(shù)介質(zhì)塊12附近的電場強(qiáng)度減小，有效降低器件的熱載流子效應(yīng)。
[0007]進(jìn)一步地，所述高介電常數(shù)介質(zhì)塊12的介電常數(shù)高于淺槽隔離區(qū)材料的介電常數(shù)。
[0008]進(jìn)一步地，所述高介電常數(shù)介質(zhì)塊12的長度小于或等于淺槽隔離區(qū)長度的三分之一，高介電常數(shù)介質(zhì)塊12的高度小于或等于淺槽隔離區(qū)的高度。
[0009]進(jìn)一步地，所述高介電常數(shù)介質(zhì)塊12的左側(cè)面與淺槽隔離區(qū)7的左側(cè)面之間的距離小于或等于淺槽隔離區(qū)長度的三分之一。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)4和第一導(dǎo)電類型源區(qū)5上方設(shè)置源電極91，所述第二導(dǎo)電類型漏區(qū)6上方設(shè)置漏電極92，所述多晶硅柵8和淺槽隔離區(qū)7的上方和側(cè)面覆蓋氧化層13。
[0011]進(jìn)一步地，所述高介電常數(shù)介質(zhì)塊可以為一種介電常數(shù)高于淺槽隔離區(qū)材料的材料，也可以為兩種以上介電常數(shù)高于淺槽隔離區(qū)材料的材料復(fù)合而成。
[0012]進(jìn)一步地，所述第二導(dǎo)電類型漏區(qū)6還可以為第一導(dǎo)電類型；當(dāng)6為第二導(dǎo)電類型漏區(qū)時，所述橫向高壓器件為雙擴(kuò)散金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(LDMOS)，當(dāng)6為第一導(dǎo)電類型漏區(qū)時，所述橫向高壓器件為橫向絕緣柵雙極性晶體管(LIGBT)。
[0013]本發(fā)明的有益效果為:
[0014]1、本發(fā)明提供的橫向高壓器件在淺槽隔離區(qū)內(nèi)加入了一個高介電常數(shù)介質(zhì)塊，使得第二導(dǎo)電類型阱區(qū)靠近高介電常數(shù)介質(zhì)塊附近的電場強(qiáng)度減小，抑制了熱載流子注入到氧化層，有效降低了器件的熱載流子效應(yīng)，延長了器件的壽命。
[0015]2、本發(fā)明提供的橫向高壓器件在淺槽隔離區(qū)內(nèi)加入了一個高介電常數(shù)介質(zhì)塊，減小了第二導(dǎo)電類型阱區(qū)靠近高介電常數(shù)介質(zhì)塊附近的載流子溫度和碰撞電離率，抑制了熱載流子注入到氧化層，有效降低了器件的熱載流子效應(yīng)，延長了器件的使用壽命。
【附圖說明】
[0016]圖1為常規(guī)的橫向高壓器件的剖面圖。
[0017]圖2為本發(fā)明實施例1提供的減小熱載流子效應(yīng)的橫向高壓器件的剖面圖。
[0018]圖3為本發(fā)明實施例2提供的減小熱載流子效應(yīng)的橫向高壓器件的剖面圖。
[0019]圖4為本發(fā)明實施例3提供的減小熱載流子效應(yīng)的橫向高壓器件的剖面圖。
[0020]圖5為本發(fā)明實施例4提供的減小熱載流子效應(yīng)的橫向高壓器件的剖面圖。
[0021]圖6為本發(fā)明實施例5提供的減小熱載流子效應(yīng)的橫向高壓器件的剖面圖。
[0022]圖7為常規(guī)的橫向高壓器件的電勢分布圖。
[0023]圖8為本發(fā)明實施例1提供的減小熱載流子效應(yīng)的橫向高壓器件的電勢分布圖。
[0024]圖9為常規(guī)橫向高壓器件(沿A-A’面)與本發(fā)明實施例1提供的橫向高壓器件(沿B-B’面)沿著硅和二氧化硅界面的縱向電場大小對比圖。
[0025]圖10為常規(guī)橫向高壓器件(沿A-A’面)與本發(fā)明實施例1提供的橫向高壓器件(沿B-B’面)沿著硅和二氧化硅界面的碰撞電離率對比圖。
[0026]圖11為常規(guī)橫向高壓器件(沿A-A’面)與本發(fā)明實施例1提供的橫向高壓器件(沿B-B’面)沿著硅和二氧化硅界面的空穴溫度對比圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實施例，詳述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0028]一種減小熱載流子效應(yīng)的橫向高壓器件，包括第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I ;形成在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I上的第一導(dǎo)電類型體區(qū)2和第二導(dǎo)電類型阱區(qū)3 ;形成在第一導(dǎo)電類型體區(qū)2中的第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)4和第一導(dǎo)電類型源區(qū)5 ;形成在第二導(dǎo)電類型阱區(qū)3中的淺槽隔離區(qū)7和第一導(dǎo)電類型緩沖區(qū)11，淺槽隔離區(qū)7位于第一導(dǎo)電類型體區(qū)2和第一導(dǎo)電類型緩沖區(qū)11之間；形成于第一導(dǎo)電類型緩沖區(qū)11中的第二導(dǎo)電類型漏區(qū)6 ;形成于第一導(dǎo)電類型源區(qū)5和淺槽隔離區(qū)7之間區(qū)域上方的柵氧化層10;形成于柵氧化層10和部分淺槽隔離區(qū)7之上的多晶硅柵8 ;形成于所述第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)4和第一導(dǎo)電類型源區(qū)5之上的源電極91，形成于所述第二導(dǎo)電類型漏區(qū)6之上的漏電極92 ;覆蓋多晶硅柵8和淺槽隔離區(qū)7的氧化層13 ;其特征在于，所述淺槽隔離區(qū)7內(nèi)還設(shè)置有高介電常數(shù)介質(zhì)塊12，該高介電常數(shù)介質(zhì)塊12可使第二導(dǎo)電類型阱區(qū)靠近高介電常數(shù)介質(zhì)塊附近的電場強(qiáng)度減小，降低器件的熱載流子效應(yīng)，延長器件的壽命。