一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件制造技术

本发明专利技术属于半导体功率器件技术领域，具体为一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件，用以克服现有横向功率MOSFET器件中高介电常数薄膜仅能够影响漂移区靠近器件表面的一小部分区域、导致对器件性能的优化不够充分的问题。本发明专利技术在现有的具有高介电常数薄膜的横向功率MOSFET器件的基础上，将二维平面结构改造为三维鳍状结构；所述高介电常数薄膜将器件的鳍状N型漂移区完全包裹，从而在器件关断时、帮助鳍状N型漂移区的各个表面得到增强RESURF效应，在器件导通时、帮助鳍状N型漂移区的各个表面产生电子积累层，最终进一步优化器件击穿电压与比导通电阻之间的关系。

A high dielectric constant thin film finned transverse power MOSFET

【技术实现步骤摘要】
一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件
本专利技术属于半导体功率器件
，涉及一种横向功率MOSFET器件(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)，具体为一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件。
技术介绍
击穿电压与比导通电阻之间的关系向来是评价功率半导体器件性能最重要的指标之一。RESURF(REducedSURfaceField减小表面电场)技术是优化器件击穿电压与比导通电阻之间关系的一种常用有效手段。一种传统的应用了RESURF技术的横向功率MOSFET器件的结构如图1所示，包括：N型衬底(n-sub)，位于N型衬底上表面的埋氧化层(buried-oxide)，位于埋氧化层上表面的相邻接的P型阱区(p-well)与N型漂移区(n-drift)；所述P型阱区中设置有相邻接的P型重掺杂区(p+)与源极侧N型重掺杂区(n+)，所述P型重掺杂区与部分源极侧N型重掺杂区上表面设置有源极(S)，所述P型阱区上表面设置有分别与源极侧N型重掺杂区、N型漂移区相接触的栅氧化层，所述栅氧化层上设置栅极(G)；所述N型漂移区(n-drift)中设置有漏极侧N型重掺杂区(n+)，所述漏极侧N型重掺杂区(n+)上表面设置有漏极(D)；所述N型漂移区上表面设置有二氧化硅层(SiO2)、且位于栅极与漏极之间。进一步的，在上述传统的应用了RESURF技术的横向功率MOSFET器件的表面，覆盖一层高介电常数薄膜、即将上述二氧化硅层(SiO2)替换为高介电常数薄膜，则形成一种现有的表面覆盖有高介电常数薄膜的横向功率MOSFET器件，其结构如图2所示。当所述现有的表面覆盖有高介电常数薄膜的横向功率MOSFET器件处于关断状态下，器件漂移区表面的电离施主杂质发出的电场线会被所述高介电常数薄膜吸收，然后沿所述高介电常数薄膜流入栅极；如此，器件漂移区表面的电离施主杂质发出的电场线不再是在漂移区中横向流动，而是在所述高介电常数薄膜中横向流动；根据泊松方程，器件漂移区表面的电场尖峰可以进一步减小，起到增强RESURF的作用，进而在维持相同击穿电压的条件下，漂移区浓度可以提高，比导通电阻可以减小。当所述现有的表面覆盖有高介电常数薄膜的横向功率MOSFET器件处于导通状态下，器件栅极上加有一定正电势，器件漂移区表面的电势几乎为零，因此在器件栅极与器件漂移区表面之间存在一个正电压；因为所述高介电常数薄膜是器件栅极与器件漂移区表面的电介质，这一正电压会使得器件漂移区表面形成电子积累层；所述电子积累层将降低器件的比导通电阻；同时，在器件关断状态下，所述器件栅极与器件漂移区表面之间存在的正电压会消失，所述电子积累层将随之消失，故不会影响击穿电压。然而，上述表面覆盖有高介电常数薄膜的横向功率MOSFET器件，所述高介电常数薄膜仅能够影响漂移区靠近器件表面的一小部分区域，对器件性能的优化不够充分。为此，本专利技术提供一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的缺点，提供一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件，以获得更加优化的击穿电压与比导通电阻的关系。为实现该目的，本专利技术采用的技术方案为：一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件，包括：N型衬底，位于N型衬底上表面的埋氧化层，位于埋氧化层上表面的相邻接的P型阱区与N型漂移区，所述P型阱区中设置有相邻接的P型重掺杂区与源极侧N型重掺杂区，所述N型漂移区中设置有漏极侧N型重掺杂区；其特征在于，所述P型阱区为鳍状P型阱区，所述N型漂移区为鳍状N型漂移区，所述P型重掺杂区、源极侧N型重掺杂区与漏极侧N型重掺杂区均为“冂”字型；所述“冂”字型P型重掺杂区与部分源极侧“冂”字型N型重掺杂区的外表面设置有“冂”字型源极；所述鳍状P型阱区外表面设置有分别与源极侧N型重掺杂区、N型漂移区相接触的“冂”字型栅氧化层，所述“冂”字型栅氧化层的外表面设置“冂”字型栅极；所述漏极侧“冂”字型N型重掺杂区外表面设置有“冂”字型漏极；所述鳍状N型漂移区外表面设置有高介电常数薄膜层、且位于栅极与漏极之间。进一步的，所述高介电常数薄膜层的介电常数值大于硅的介电常数值(11.9)，优选薄膜材料为：钛酸锶、钛酸钡、钛酸锶钡或锆钛酸铅；所述高介电常数薄膜的厚度为0至5微米。更进一步的，所述高介电常数薄膜与鳍状N型漂移区之间还设置有一层低介电常数介质薄层；所述低介电常数薄膜层的介电常数值小于硅的介电常数值(11.9)，优选薄膜材料为：氧化硅、氮化硅或硼磷硅玻璃，所述低介电常数薄层的厚度为0至1微米。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件，在现有的具有高介电常数薄膜的横向功率MOSFET器件的基础上，将二维平面结构改造为三维鳍状结构；所述高介电常数薄膜将器件的鳍状N型漂移区完全包裹，从而在器件关断时，帮助鳍状N型漂移区的各个表面得到增强RESURF效应，在器件导通时，帮助鳍状N型漂移区的各个表面产生电子积累层，最终进一步优化器件击穿电压与比导通电阻之间的关系。附图说明图1为一种传统的应用了RESURF技术的横向功率MOSFET器件结构示意图。图2为一种现有的表面覆盖有高介电常数薄膜的横向功率MOSFET器件结构示意图。图3为本专利技术实施例1的一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件结构示意图。图4为本专利技术实施例1的一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件沿图3中AA’和BB’的剖面示意图。图5为本专利技术实施例2的一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件结构示意图；其中，所述高介电常数薄膜与鳍状N型漂移区之间还设置有一层低介电常数薄层。图6为本专利技术实施例2的一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件沿图5中AA’和BB’的剖面示意图。图7为仿真临界击穿状态下的电势等势分布及电场线分布对比图；其中，图(a)为传统的应用了RESURF技术的横向功率MOSFET器件；图(b)为现有的表面覆盖有高介电常数薄膜的横向功率MOSFET器件；图(c)为本专利技术实施例1的表面覆盖有高介电常数薄膜的横向功率MOSFET器件；图(a)，图(b)与图(c)的击穿电压均为100V，但N型漂移区的浓度不相同。图8为仿真本专利技术实施例1所提供器件在导通状态下的表面电子浓度分布对比图；其中，图(a)为在x＝1.5微米处沿B-B′剖面得到，图(b)为在x＝2.5微米处沿B-B′剖面得到，图(c)为在x＝3.5微米处沿B-B′剖面得到。图9为仿真高介电常数介质层的厚度对本专利技术实施例1的影响。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。实施例1本实施例提供一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件，其结构如图3、图4所示；为更加清楚的表述该器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件，包括：/nN型衬底，位于N型衬底上表面的埋氧化层，位于埋氧化层上表面的相邻接的P型阱区与N型漂移区，所述P型阱区中设置有相邻接的P型重掺杂区与源极侧N型重掺杂区，所述N型漂移区中设置有漏极侧N型重掺杂区；其特征在于，/n所述P型阱区为鳍状P型阱区，所述N型漂移区为鳍状N型漂移区，所述P型重掺杂区、源极侧N型重掺杂区与漏极侧N型重掺杂区均为“冂”字型；所述“冂”字型P型重掺杂区与部分源极侧“冂”字型N型重掺杂区的外表面设置有“冂”字型源极；所述鳍状P型阱区外表面设置有分别与源极侧N型重掺杂区、N型漂移区相接触的“冂”字型栅氧化层，所述“冂”字型栅氧化层的外表面设置“冂”字型栅极；所述漏极侧“冂”字型N型重掺杂区外表面设置有“冂”字型漏极；所述鳍状N型漂移区外表面设置有高介电常数薄膜层、且位于栅极与漏极之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件，包括：
N型衬底，位于N型衬底上表面的埋氧化层，位于埋氧化层上表面的相邻接的P型阱区与N型漂移区，所述P型阱区中设置有相邻接的P型重掺杂区与源极侧N型重掺杂区，所述N型漂移区中设置有漏极侧N型重掺杂区；其特征在于，
所述P型阱区为鳍状P型阱区，所述N型漂移区为鳍状N型漂移区，所述P型重掺杂区、源极侧N型重掺杂区与漏极侧N型重掺杂区均为“冂”字型；所述“冂”字型P型重掺杂区与部分源极侧“冂”字型N型重掺杂区的外表面设置有“冂”字型源极；所述鳍状P型阱区外表面设置有分别与源极侧N型重掺杂区、N型漂移区相接触的“冂”字型栅氧化层，所述“冂”字型栅氧化层的外表面设置“冂”字型栅极；所述漏极侧“冂”字型N型重掺杂区外表面设置有“冂”字型漏极；所述鳍状N型漂移区外表面设置有高介电常数薄膜层、且位于栅极与漏极之间。


2.按权利要求1所述具有高介电常数薄膜的鳍状横向功率MOSFET器件，其特征在于，所述高介电常数薄膜层的介电常数值大于硅的介电常数值(11.9)。

【专利技术属性】
技术研发人员：程骏骥，林靖杰，陈为真，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51