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1、(10)申请公布号 CN 104241388 A (43)申请公布日 2014.12.24 CN 104241388 A (21)申请号 201410539085.0 (22)申请日 2014.10.13 H01L 29/78(2006.01) H01L 29/06(2006.01) (71)申请人 西华大学 地址 610039 四川省成都市金牛区土桥金周 路 999 号 (72)发明人 阳小明 李天倩 卿朝进 蔡育 (74)专利代理机构 北京方圆嘉禾知识产权代理 有限公司 11385 代理人 董芙蓉 (54) 发明名称 一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器件 (57) 摘要 本发明。
2、公开了一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高 压功率器件。本发明针对现有技术 SOI-LDMOS 器 件关断时， 漏极电压将在埋氧层下方诱导出电子 反型层， 它会阻止等势线穿过埋氧层， 导致击穿过 早发生在硅层， 纵向耐压难以提高的问题， 公开了 一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器件。其主 要是通过在漂移区下方的埋氧层上蚀刻出的三角 形沟槽 ； 这样在漂移区下方， 就存在一个埋氧层 斜面， 它可以束缚带正电的空穴， 形成高浓度的 正面电荷， 这些电荷大大提高了器件纵向耐压。 而且， 器件漂移区厚度从源到漏线性增加， 根据 RESURF(降低表面电场)原理， 横向电场因受到调 制而变。
3、得均匀， 有利于提高横向耐压和抑制比导 通电阻的快速增加。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104241388 A CN 104241388 A 1/1 页 2 1. 一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器件， 其主要包括 ： 衬底电极、 纵向由下而上的 P型衬底、 漂移区、 源电极、 漏电极、 栅电极、 绝缘SiO2层(常称为埋氧层)和空穴层 ； 其中所 述的漂移区横向两端分别形成了 n+源区和 n+漏区， 在 n+源区。
4、的边上是 p 体区 ； 所述的埋氧 层上蚀刻出了一个三角形沟槽， 如此在漂移区下方就存在一个埋氧层斜面， 所述的空穴层 就在这个埋氧层斜面上。 2. 根据权利要求 1 所述的一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器件， 其特征在于 ： 所 述的整个埋氧层均处于水平面， 能与低压电路完全的集成在一起 ； 因此， 当此器件的埋氧层 与常规器件的厚度一样时， 他的等效厚度会比常规器件薄， 就能有效缓解自热效应。 3. 根据权利要求 1 所述的一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器件， 其特征在于 ： 所 述的漂移区长度为30m， 埋氧层厚度为1m， 三角槽深度为0.5m时， 埋氧层电场。
5、被增强 到 7106V/cm， 耐压为 353V。 4. 根据权利要求 1 所述的一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器件， 其特征在于 ： 所 述的埋氧层为绝缘 SiO2层， SiO2是热的不良导体， 增加埋氧层厚度会使自热效应更加严重， 而增加漂移区厚度会导致掺杂浓度降低， 比导通电阻迅速增加， 最后厚的漂移区和埋氧层 也不利于与低压电路集成， 因此埋氧层和漂移区的厚度一定要薄。 5. 根据权利要求 1 所述的一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器件， 其特征在于 ： 所 述的埋氧层的三角形槽的形成方式是先在硅表面上注入氧离子， 形成二氧化硅层， 然后在 其表面蚀刻出三角形。
6、槽， 再着沉积多晶硅， 最后与另一硅片键合并减薄。 6. 根据权利要求 1 所述的一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器件， 其特征在于 ： 所 述的埋氧层沟槽的三角形形状并不是唯一的， 只要能使埋氧层表面倾斜都可以 ； 埋氧层上 下界面都可各蚀刻一个三角形沟槽。 7. 根据权利要求 1 所述的一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器件， 其特征是在漂移 区和衬底之间的绝缘 SiO2层 ( 常称为埋氧层 )， 如此， 在漂移区下方就存在一个埋氧层斜 面， 它可以束缚带正电的空穴， 形成高浓度的正面电荷， 这些电荷大力度的提高了器件的纵 向耐压 ； 而且， 器件漂移区厚度从源到漏线。
7、性增加， 根据RESURF(降低表面电场)原理， 横向 电场因受到调制而变得均匀， 有利于提高横向耐压和抑制比导通电阻的快速增加。 权 利 要 求 书 CN 104241388 A 2 1/3 页 3 一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器件 技术领域 0001 本发明属于高压功率器件领域， 具体涉及一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器 件。 背景技术 0002 目前， 现有技术在 SOI-LDMOS 器件关断时， 漏极电压将在埋氧层下方诱导出电子 反型层， 它会阻止等势线穿过埋氧层， 导致击穿过早发生在硅层， 纵向耐压难以提高的问 题。因为横向耐压的提高可以通过增加漂移区长。
8、度、 横向电场来实现， 所以 SOI-LDMOS 器件 耐压的提高主要受纵向耐压限制。从理论上来讲增加漂移区和埋氧层厚度可提高纵向耐 压。但 SiO2是热的不良导体， 增加埋氧层厚度会使自热效应更加严重， 而增加漂移区厚度 会导致掺杂浓度降低， 比导通电阻迅速增加， 最后厚的漂移区和埋氧层也不利于与低压电 路集成。如何提高 SOI-LDMOS 功率器件耐压， 是它在高压功率器件， 尤其是智能功率集成电 路领域应用的关键。 发明内容 0003 ( 一 ) 要解决的技术问题 0004 为解决上述问题， 本发明提出了一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器件。其主 要是通过在漂移区下方的埋氧层。
9、上蚀刻出的三角形沟槽 ； 这样在漂移区下方， 就存在一个 埋氧层斜面， 它可以束缚带正电的空穴， 形成高浓度的正面电荷， 这些电荷大大提高了器件 纵向耐压。 0005 ( 二 ) 技术方案 0006 一种带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器件， 其主要包括 ： 衬底电极、 纵向由下而上 的 P 型衬底、 漂移区、 源电极、 漏电极、 栅电极、 绝缘 SiO2层 ( 常称为埋氧层 ) 和空穴层 ； 其 中所述的漂移区横向两端分别形成了 n+源区和 n+漏区， 在 n+源区的边上是 p 体区 ； 所述的 埋氧层上蚀刻出了一个三角形沟槽， 如此在漂移区下方就存在一个埋氧层斜面， 所述的空 穴层。
10、就在这个埋氧层斜面上。 0007 进一步的， 所述的整个埋氧层均处于水平面， 能与低压电路完全的集成在一起 ； 因 此， 当此器件的埋氧层与常规器件的厚度一样时， 他的等效厚度会比常规器件薄， 就能有效 缓解自热效应。 0008 进一步的， 所述的漂移区长度为 30m， 埋氧层厚度为 1m， 三角槽深度为 0.5m 时， 埋氧层电场被增强到 7106V/cm， 耐压为 353V。 0009 进一步的， 所述的埋氧层为绝缘 SiO2层， SiO2是热的不良导体， 增加埋氧层厚度会 使自热效应更加严重， 而增加漂移区厚度会导致掺杂浓度降低， 比导通电阻迅速增加， 最后 厚的漂移区和埋氧层也不利于与。
11、低压电路集成， 因此埋氧层和漂移区的厚度一定要薄。 0010 进一步的， 所述的埋氧层的三角形槽的形成方式是先在硅表面上注入氧离子， 形 成二氧化硅层， 然后在其表面蚀刻出三角形槽， 再着沉积多晶硅， 最后与另一硅片键合并减 说 明 书 CN 104241388 A 3 2/3 页 4 薄。 0011 进一步的， 所述的埋氧层沟槽的三角形形状并不是唯一的， 只要能使埋氧层表面 倾斜都可以 ； 埋氧层上下界面都可各蚀刻一个三角形沟槽。 0012 进一步的， 其特征是在漂移区和衬底之间的绝缘 SiO2层 ( 常称为埋氧层 )， 如此， 在漂移区下方就存在一个埋氧层斜面， 它可以束缚带正电的空穴， 。
12、形成高浓度的正面电荷， 这些电荷大力度的提高了器件的纵向耐压 ； 而且， 器件漂移区厚度从源到漏线性增加， 根据 RESURF( 降低表面电场 ) 原理， 横向电场因受到调制而变得均匀， 有利于提高横向耐压和抑 制比导通电阻的快速增加。 0013 ( 三 ) 有益效果 0014 本发明与现有技术相比较， 其具有以下有益效果 ： 本发明在漂移区下方的埋氧层 上蚀刻出一个三角形沟槽。 这样在漂移区下方， 就存在一个埋氧层斜面， 它可以束缚带正电 的空穴， 形成高浓度的正面电荷。这些电荷大大提高了器件纵向耐压。而且， 器件漂移区厚 度从源到漏线性增加， 根据 RESURF( 降低表面电场 ) 原理，。
13、 横向电场因受到调制而变得均 匀， 有利于提高横向耐压和抑制比导通电阻的快速增加。新器件埋氧层等效厚度比常规器 件薄， 能有效缓解自热效应。另外， 器件的整个埋氧层处于水平， 完全能与低压电路集成在 一起。相比其他耐压结构， 带三角槽的 SOI-LDMOS 高压功率器件实现工艺简单， 更易商用 化。 附图说明 0015 图 1 是本发明的整体结构示意图。 0016 图 2 是本发明击穿时的二维电势分布示意图。 0017 图 3 是本发明的实现主要工艺流程示意图。 具体实施方式 0018 如图1所示， 一种带三角槽的SOI-LDMOS高压功率器件， 其主要包括 ： 衬底电极、 纵 向由下而上的 。
14、P 型衬底、 漂移区、 源电极、 漏电极、 栅电极、 绝缘 SiO2层 ( 常称为埋氧层 ) 和 空穴层 ； 其中所述的漂移区横向两端分别形成了 n+源区和 n+漏区， 在 n+源区的边上是 p 体 区 ； 所述的埋氧层上蚀刻出了一个三角形沟槽， 如此在漂移区下方就存在一个埋氧层斜面， 所述的空穴层就在这个埋氧层斜面上。 0019 其中， 所述的整个埋氧层均处于水平面， 能与低压电路完全的集成在一起 ； 因此， 当此器件的埋氧层与常规器件的厚度一样时， 他的等效厚度会比常规器件薄， 就能有效缓 解自热效应。 0020 如图 2 所示， 本发明在被击穿时， 埋氧层中的等势线分布比较密， 而且表面。
15、电场分 布更加均匀。所述的漂移区长度为 30m， 埋氧层厚度为 1m， 三角槽深度为 0.5m 时， 埋 氧层电场被增强到 7106V/cm， 耐压为 353V。 0021 其中， 所述的埋氧层为绝缘 SiO2层， SiO2是热的不良导体， 增加埋氧层厚度会使自 热效应更加严重， 而增加漂移区厚度会导致掺杂浓度降低， 比导通电阻迅速增加， 最后厚的 漂移区和埋氧层也不利于与低压电路集成， 因此埋氧层和漂移区的厚度一定要薄。 0022 如图 3 所示， ， 所述的埋氧层的三角形槽的形成方式是先在硅表面上注入氧离子， 说 明 书 CN 104241388 A 4 3/3 页 5 形成二氧化硅层， 。
16、然后在其表面蚀刻出三角形槽， 再着沉积多晶硅， 最后与另一硅片键合并 减薄。 0023 其中， 所述的埋氧层沟槽的三角形形状并不是唯一的， 只要能使埋氧层表面倾斜 都可以 ； 埋氧层上下界面都可各蚀刻一个三角形沟槽。 0024 其中， 其特征是在漂移区和衬底之间的绝缘 SiO2层 ( 常称为埋氧层 )， 如此， 在 漂移区下方就存在一个埋氧层斜面， 它可以束缚带正电的空穴， 形成高浓度的正面电荷， 这 些电荷大力度的提高了器件的纵向耐压 ； 而且， 器件漂移区厚度从源到漏线性增加， 根据 RESURF( 降低表面电场 ) 原理， 横向电场因受到调制而变得均匀， 有利于提高横向耐压和抑 制比导通电阻的快速增加。 0025 上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述， 并非对本发明的构 思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下， 本领域普通人员对本发明的技术 方案做出的各种变型和改进， 均应落入到本发明的保护范围， 本发明请求保护的技术内容， 已经全部记载在权利要求书中。 说 明 书 CN 104241388 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104241388 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 104241388 A 7 。