双埋层SOI高压器件制造技术

本发明专利技术公开了提出一种新的双埋层并且双埋层都具有双面界面电荷岛结构，双埋层的双面界面电荷岛处于交叉状态的SOI高压器件。该结构在SOI器件上下介质层上下界面分别注入形成一系列等距的高浓度N+区及P+区。由于上下介质层的电场分析相似，以上介质层为例分析，器件外加高压时，纵向电场所形成的反型电荷将被未耗尽n+区内高浓度的电离施主束缚在介质层上界面，同时在下界面积累感应电子。引入的界面电荷对介质层电场(E，)产生附加增强场(△E，)，使介质层承受更高耐压，同时对顶层硅电场(ES)产生附加削弱场(△艮)，避免在硅层提前击穿，从而有效提高器件的击穿电N(BV)。详细研究DCISOI工作机理及相关结构参数对击穿电压的影响，在5μm介质层、1μm顶层硅上仿真获得825V高耐压，较常规结构提高284.4％，其中，附加场△E，和AEs分别达到725.5V／tm和34V／um。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及SOI高压器件领域，尤其涉及具有双面界面掺杂浓度线性增加结构SOI高压器件管结构。
技术介绍
SOI器件的低纵向耐压限制了其在高压领域的，应用。为此，国内外众多学者已进行了广泛的研究。Merchant提出超薄S01高压器件结构，利用缩短电离积分路径提高硅临界电场，进而获得高击穿电压(BV)。Nakagawa和H．Funaki分别提出N缓冲层及sI—POS层结构。郭宇锋提出阶梯埋氧固定界面电荷(StepBuriedOxideCharge，SBOC)SOI高压器件。H．Kapels提出在Si／Si02界面引入介质槽。他们都是通过在介质层与顶层硅界面引入电荷增强介质层电场的方式提高器件耐压。介质场增强理论总结指出，增强介质层电场是提高SOI器件击穿电压的一种有效方法，并据此提出一系列器件新结构。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有双面界面掺杂浓度线性增加结构SOI高压器件，以提高LDMOS结构的击穿电压。本专利技术提供了LDMOS结构，包括漂移区及位于漂移区中的阱，该阱与漂移区的极型相反，该阱的粒子注入面轮廓线全部或部分是曲线。可选的，所述轮廓线为圆形或椭圆形。可选的，所述轮廓线为将多边形的全部或部分尖角改变为弧形后得到的形状。可选的，该阱的结深大于所述轮廓线上间隔最远两点间距。可选的，所述粒子注入面是圆形、椭圆形或者将多边形的全部或部分尖角改变为弧形后得到的形状。附图说明图1是现有技术中N型LDMOS器件的结构示意图；图2是现有技术中N型LDMOS器件的一个小单元结构示意图。具体实施方式对一个横向SOILDMOS高压器件，利用常规的结终端技术，可以使击穿电压BV取决于其纵向耐压％肌因而，S01器件击穿电压可以写作：BV=0．5tsEs+tiEi(1)式中，ts、ti和Es、Ei，分别为硅层及介质层的厚度和电场。通过求解二维泊松方程，获得Es=BV*ts/（t*t）-ts*ti*q*σm/（εi*t*t）(2)Ef=BV*ts*εs/(εi*t*t)+ts*ts*q*σm/(2εi*t*t)(3)式中，q为电子电荷，σm如为界面电荷密度，εs和εi。分别为硅和介质层的介电系数，t=(0.5*ts*ts+εs/εi*ts*ti)1/2为SOI器件的特征长度。由(1)～(3)式可以看出，界面电荷σm可以有效增强介质场Ei，，使介质层承担更高的耐压；另外，可以削弱硅层电场，避免器件在硅层提前击穿，从而提高器件耐压。然而，由于横向电场对界面电荷的抽取，常规器件中靠可忽略不计。因此，如何有效积累界面电荷，并加以有效利用，对介质场及耐压的增强效应是一个十分有意义的课题。基于引入界面电荷的理念，本文提出SOILDMOS结构，如图1所示。该结构在介质层上下界面分别注入形成浓度线性增大的高浓度n+区及P+区。ts、ti和tsub，分别代表顶层硅、介质层、衬底层和p-top层的厚度，Ld为漂移区长度，H、D和W分别表示n+区及P+区的高度、厚度和间距。Nd，Np，Nn+，NP+和Nsub分别表示漂移区、p-top层、界面n+区、界面P+区及衬底层的浓度。当器件漏端接高压U而源端及衬底接地，纵向电场将会在介质层上界面形成反型空穴，而未耗尽界面n+区内高浓度电离施主的库仑力作用将使这些反型空穴固定在界面处。同理，在介质层下界面的相邻P+区间也将积累电子。如图2所示，界面电荷将产生附加的介质层增强场△EI=△EI.h+△EI.e。△EI.h和△EI.e分别表示界面空穴和电子所产生的附加场，它们将大大增强介质层电场，使介质层可承担更高的耐压。同时，界面电荷可以削弱顶层硅电场(图2中△Es)，从而避免器件在硅层提前击穿。从(1)～(3)式可知，SOI引入的界面电荷可有效提高器件的耐压。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新的双埋层并且双埋层都具有双面界面电荷岛结构，双埋层的双面界面电荷岛处于交叉状态的SOI高压器件， 其自下而上依次层叠有衬底层、介质埋层和PN层，介质层，有源层，其特征在于:所述有源层包括：分别位于所述有源层的表面并且相互分离的源区（20a）和漏区(20c)以及栅区（20b），以及所述体区（18a），体区下方的浓度线性变化的n+层（12a），介质埋层（14a）及其下方的浓度线性变化的p+层（13a）；位于所述源区和所述漏区之间的所述有源层为漂移区（15a）， 所述漂移区和所述体区的导电类型相反；所述有源层在其表面以下设置有半导体埋层（14a）， 所述半导体埋层和所述体区的导电类型相同。

【技术特征摘要】
1.一种新的双埋层并且双埋层都具有双面界面电荷岛结构，双埋层的双面界面电荷岛处于交叉状态的SOI高压器件，其自下而上依次层叠有衬底层、介质埋层和PN层，介质层，有源层，其特征在于:
所述有源层包括：
分别位于所述有源层的表面并且相互分离的源区（20a）和漏区(20c)以及栅区（20b），以及所述体区（18a），体区下方的浓度线性变化的n+层（12a），介质埋层（14a）及其下方的浓度线性变化的p+层（13a）；
位于所述源区和所述漏区之间的所述有源层为漂移区（15a），所述漂移区和所述体区的导电类型相反；
所述有源层在其表面以下设置有半导体埋层（14a），所述半导体埋层和所述体区的导电类型相同。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述半导体埋层与所述体区接触、或所述半导体埋层与所述体区不接触。
3.根据权利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述器件的平视图为不对称结构，所述栅区位于所述器件的中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炯，郑辉，徐帆，程玉华，
申请(专利权)人：上海北京大学微电子研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31