基于双SOI结构的背栅辅助RESURF系统及双SOI结构的制造方法技术方案

本发明专利技术提出了一种基于双SOI结构的背栅辅助RESURF系统及双SOI结构的制造方法，包括双SOI结构和外围背栅自动电压优化控制电路，其中外围背栅自动电压优化控制电路可对双SOI结构的背栅进行电压控制。本发明专利技术与传统的RESURF技术相比，在击穿电压不改变的情况下，降低了导通电阻，改进了两者之间的折中关系，同时也提升了双SOI结构的直流、射频以及开关性能。射频以及开关性能。射频以及开关性能。

【技术实现步骤摘要】
基于双SOI结构的背栅辅助RESURF系统及双SOI结构的制造方法


[0001]本专利技术属于RESURF
，尤其涉及一种基于双SOI结构的背栅辅助RESURF系统及双SOI结构的制造方法。

技术介绍

[0002]在功器件的长期发展进程中，击穿电压和导通电阻是性能优化的重要指标。由于这两项指标在器件设计中对于漂移区掺杂浓度的参数要求是矛盾的，高的击穿电压势必会带来高的导通电阻。因此，通过对器件结构、材料等的优化来折中击穿电压和导通电阻的矛盾始终是研究的热点之一。
[0003]常见的技术有降低表面电场（RESURF）技术、超结技术、场板技术等。其中 RESURF技术是一种被广泛应用的技术，它通过优化表面电场分布来提高器件的击穿电压。然而，由于RESURF条件的限制，漂移区必须采用轻掺杂来完全耗尽漂移区，从而导致大的比导通电阻、低饱和电流、低跨导等。但是，如果漂移区采用重掺杂，会在降低器件的比导通电阻的同时牺牲器件的击穿电压。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于双SOI结构的背栅辅助RESURF系统及双SOI结构的制造方法，改善了击穿电压和导通电阻之间的矛盾，在维持相同击穿电压的情况下降低了比导通电阻，同时由于双SOI结构的漂移区采用重掺杂，因此也能提升该双SOI结构的直流、射频和开关性能。
[0005]一种基于双SOI结构的背栅辅助RESURF系统，包括：双SOI结构，包括：衬底；第二埋氧层，位于衬底上；第二SOI层，位于第二埋氧层上，包括半导体区和接触区；所述半导体区的内侧面与接触区的内侧面接触；第一埋氧层，位于第二SOI层上，第一埋氧层包括第一埋氧层A段和第一埋氧层B段；所述第一埋氧层A段和第一埋氧层B段之间形成容纳背栅金属下段的间隙一；第一SOI层和绝缘氧化层，位于第一埋氧层上，包括源区、体区、漏区以及所述体区与漏区之间的漂移区；所述体区和漂移区采用重掺杂；所述源区的内侧面与体区的一侧面接触；所述源区位于第一埋氧层顶部的一侧，所述绝缘氧化层位于第一埋氧层顶部的另一侧，所述绝缘氧化层的内侧面与漏区的一侧面接触；所述绝缘氧化层包括绝缘氧化层A段和绝缘氧化层B段；所述绝缘氧化层A段和绝缘氧化层B段之间形成容纳所述背栅金属下段的间隙二；
所述背栅金属的上段设置于栅氧化层上，背栅金属的底面与接触区的顶面接触；所述栅氧化层同时与源区、体区、漂移区的底面接触；所述栅氧化层上还设置源极金属、漏极金属及前栅金属；所述源极金属与源区的顶面接触；所述漏极金属与漏区的顶面接触；及外围背栅自动电压优化控制电路，包括数据选择器和一个DC
‑
DC变换器；所述数据选择器包括个不同时工作的输入端；所述数据选择器的输入端和DC
‑
DC变换器的输出端相连且对应设置；所述数据选择器的选择端和前栅金属相连；所述数据选择器的输出端和背栅金属相连；所述DC
‑
DC变换器为单电源输入双电源输出；所述DC
‑
DC变换器的输出电源电压包括正电压和负电压。
[0006]优选地，所述DC
‑
DC变换器包括：所述DC
‑
DC变换器包括：误差放大器一，其负向输入端连接基准电压，其输出端连接功率管MP1的G极，功率管MP1的S极连接电源电压V
in
，功率管MP1的D极连接电阻分压支路一；所述电阻分压支路一包括：第一电阻R1，正电压信号V
out
＋自功率管MP1的D极和第一电阻R1的连接处引出；第二电阻R2，连接于第一电阻 R1和接地端之间；电压反馈信号一自第一电阻R1和第二电阻R2的连接处引出至误差放大器一的正向输入端；缓冲器一，其第一输入端连接电源电压V
in
，其第二输入端连接振荡器的输出端，其第一输出端连接接地端，其第二输出端连接功率管MP2的G极；缓冲器一和振荡器的连接处引出至缓冲器二的第二输入端；所述功率管MP2的S极连接电源电压V
in
，其D极连接功率管MN1的D极；误差放大器二和所述缓冲器二，缓冲器二的第一输入端连接误差放大器二的输出端，其第一输出端连接接地端，其第二输出端连接所述功率管MN1的G极，其S极连接接地端；误差放大器二的负向输入端连接基准电压；电阻分压支路二，包括第三电阻R3和第四电阻R4，第四电阻R4的一端连接基准电压，另一端连接第三电阻R3的一端；第三电阻R3的另一端和正电压信号V
out
＋之间依次设置第二二极管D2、第一二极管D1以及第一电容C1；第二二极管D2的正极与第三电阻R3的另一端连接；第二二极管D2的负极连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接第一电容C1的负极；负电压信号V
out
﹣自第二二极管D2和第三电阻R3的连接处引出；电压反馈信号二自第三电阻R3和第四电阻R4的连接处引出至误差放大器二的正向输入端；第二电容C2，其正极连接至功率管MP2和功率管MN1的连接处，其负极连接至第二二极管D2和第一二极管D1的连接处；第三电容C3，连接于负电压信号V
out
﹣和接地端之间，其正极连接接地端。
[0007]优选地，当双SOI结构开态时，背栅电压为V
bg
为DC
‑
DC变换器的输出正电压。
[0008]优选地，当双SOI结构关态时，背栅电压V
bg
为DC
‑
DC变换器的输出负电压。
[0009]优选地，所述第二SOI层和第二SOI层均由半导体材料制成。
[0010]一种双SOI结构的制造方法，基于双SOI结构的背栅辅助RESURF系统，包括：步骤1、在衬底上生长氧化层形成第二埋氧层；步骤2、在第二埋氧层上离子注入形成半导体区和接触区；步骤3、在第二SOI层上生长氧化层形成第一埋氧层；步骤4、在第一埋氧层上生长氧化层形成绝缘氧化层；之后在第一埋氧层上离子注入以分别形成源区、体区、漂移区及漏区；步骤5、在第一SOI层上生长氧化层形成栅氧化层；步骤6、刻蚀背栅接触槽以形成预设位置；步骤7、在栅氧化层的预设位置上设置源极金属、漏极金属、前栅金属和背栅金属。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的优点为：（1）当双SOI结构关态时，即Vg<Vth，背栅电压为DC
‑
DC变换器的输出负电压，给背栅施加负电压会诱导负电荷，以补偿漂移区域中重掺杂的电离受体，该结构的击穿电压保持与传统RESURF技术相同的水平。其中，Vth为阈值电压。
[0012]（2）当双SOI结构开态时，即Vg>Vth，背栅电压为DC
‑
DC变换器的输出正电压，背栅电压对该结构不产生影响，由于其漂移区采用重掺杂，导通电阻明显低于传统RESURF技术。因此，该技术可以实现击穿电压和导通电阻的折中，相较传统RESURF技术，具有大饱和电流、高跨导、高截止频率和高速开关特性等。
附图说明
[0013]图1为基于双SO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双SOI结构的背栅辅助RESURF系统，其特征在于，包括：双SOI结构，包括：衬底（1）；第二埋氧层（2），位于衬底（1）上；第二SOI层，位于第二埋氧层（2）上，包括半导体区（3）和接触区（4）；所述半导体区（3）的内侧面与接触区（4）的内侧面接触；第一埋氧层（5），位于第二SOI层上，第一埋氧层（5）包括第一埋氧层A段和第一埋氧层B段；所述第一埋氧层A段和第一埋氧层B段之间形成容纳背栅金属（15）下段的间隙一；第一SOI层和绝缘氧化层（10），位于第一埋氧层（5）上，包括源区（6）、体区（7）、漏区（9）以及所述体区（7）与漏区（9）之间的漂移区（8）；所述体区（7）和漂移区（8）采用重掺杂；所述源区（6）的内侧面与体区（7）的一侧面接触；所述源区（6）位于第一埋氧层（5）顶部的一侧，所述绝缘氧化层（10）位于第一埋氧层（5）顶部的另一侧，所述绝缘氧化层（10）的内侧面与漏区（9）的一侧面接触；所述绝缘氧化层（10）包括绝缘氧化层A段和绝缘氧化层B段；所述绝缘氧化层A段和绝缘氧化层B段之间形成容纳所述背栅金属（15）下段的间隙二；所述背栅金属（15）的上段设置于栅氧化层（11）上，背栅金属（15）的底面与接触区（4）的顶面接触；所述栅氧化层（11）同时与源区（6）、体区（7）、漂移区（8）的底面接触；所述栅氧化层（11）上还设置源极金属（12）、漏极金属（14）及前栅金属（13）；所述源极金属（12）与源区（6）的顶面接触；所述漏极金属（14）与漏区（9）的顶面接触；及外围背栅自动电压优化控制电路，包括数据选择器和一个DC
‑
DC变换器；所述数据选择器包括2个不同时工作的输入端；所述数据选择器的输入端和DC
‑
DC变换器的输出端相连且对应设置；所述数据选择器的选择端和前栅金属（13）相连；所述数据选择器的输出端和背栅金属（15）相连；所述DC
‑
DC变换器为单电源输入双电源输出；所述DC
‑
DC变换器的输出电源电压包括正电压和负电压。2.根据权利要求1所述的基于双SOI结构的背栅辅助RESURF系统，其特征在于，所述DC
‑
DC变换器包括：误差放大器一，其负向输入端连接基准电压，其输出端连接功率管MP1的G极，功率管MP1的S极连接电源电压V
in
，功率管MP1的D极连接电阻分压支路一；所述电阻分压支路一包括：第一电阻R1，正电压信号V
out
＋自功率管MP1的D极和第一电阻R1的连接处引出；第二电阻R2，连接于第一电阻 R1和接地端之间；电压反馈信号一自第一电阻R1和第二电阻R2的连接处引出至误差放大器一的正向输入端；缓冲器一，其第一输入端连接电源电压V
in
，其第二输入端连接振荡器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宇锋，刘安琪，李曼，姚佳飞，张珺，杨可萌，张茂林，
申请(专利权)人：南京邮电大学南通研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：