具有反向倾斜介质槽的功率器件制造技术

本发明专利技术公开一种具有反向倾斜介质槽的功率器件，在有源区增设反向倾斜的介质槽

【技术实现步骤摘要】
具有反向倾斜介质槽的功率器件


[0001]本专利技术涉及功率器件
，具体涉及一种具有反向倾斜介质槽的功率器件
。

技术介绍

[0002]SOI(Silicon
‑
On
‑
Insulator
，绝缘衬底上的硅
)
功率器件通过电导调制效应显著降低导通电阻，具有驱动功耗低
、
导通能力强
、
热稳定性好
、
耐压高和安全工作区大等优点，易于电气隔离和功率集成，广泛用于电力电子
、
工业自动化
、
航空航天和武器装备等领域
。SOI
功率器件的横向耐压由横向电场沿耐压长度进行电离积分计算得到，因而提高横向耐压的设计思路是：提高平坦化表面电场分布和增加漂移区长度
。
在平坦化表面电场的基础上，随着功率器件有源层长度和厚度的增加，击穿电压增大
。
但是增加有源层长度和厚度会导致常规高压功率器件尺寸巨大，制造成本高昂，同时与半导体集成电路的等比例减小的发展趋势相悖，这严重束缚了分立器件和功率集成电路的发展及应用
。
通过改变体电场分布或者改变耐压路径，是减小器件长度和厚度
、
提高耐压的有效方法
。
目前改变耐压路径以减小器件长度的方法主要是在表面嵌入介质槽，通过其对载流子的阻挡作用改善耐压特性
。
但是由于表面介质槽阻挡效果不佳，有效耐压长度并没有明显增加，器件耐压未获得理想结果；在平坦化表面电场分布的技术中，器件的耐压长度和厚度并没有增加
。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的是现有改变路径提高有效耐压长度结构所存在的介质槽阻挡效果不佳，有效耐压长度并没有明显增加的问题，提供一种具有反向倾斜介质槽的功率器件
。
[0004]为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种具有反向倾斜介质槽的功率器件，该功率器件为
SOI LDMOS
功率器件，包括衬底层
、
介质埋层
、
有源层
、
沟道区
、
源区
、
漏区
、
栅极
、
源极和漏极；介质埋层位于衬底层的上方，有源区位于介质埋层的上方；有源区的左侧上部嵌有沟道区，沟道区的左侧上部嵌有源区，有源区的右侧上部嵌有漏区；栅极位于沟道区的上方，并与源区
、
沟道区和有源区实现连接；源极位于源区的上方，并与源极实现连接；漏极位于漏区上方，并与漏区实现连接；其不同之处是，还包括由半导体介质材料所形成的介质槽；介质槽反向倾斜设置在有源区的中部；介质槽的上端位于沟道区和漏区之间，且介质槽的上端面与有源区的上表面相平；介质槽的下端向漏区方向倾斜，且介质槽的下端面高于有源区的下表面
。
[0006]上述方案中，介质槽呈倾斜1字形
、
下部倾斜的7字形
、
或倾斜阶梯型
。
[0007]上述方案中，介质槽的表面包覆有掺杂层，且该掺杂层的电极性与有源区的电极性相反
。
[0008]上述方案中，介质槽与有源层的上表面的夹角
α
的取值范围为
(0
°
，
90
°
)。
[0009]另一种具有反向倾斜介质槽的功率器件，该功率器件为
SOI LIGBT
功率器件，包括衬底层
、
介质埋层
、
有源层
、
沟道区
、
发射区
、
集电区
、
基极
、
发射极和集电极；介质埋层位于
衬底层的上方，有发射区位于介质埋层的上方；有发射区的左侧上部嵌有沟道区，沟道区的左侧上部嵌有发射区，有发射区的右侧上部嵌有集电区；基极位于沟道区的上方，并与发射区
、
沟道区和有发射区实现连接；发射极位于发射区的上方，并与发射极实现连接；集电极位于集电区上方，并与集电区实现连接；其不同之处是，还包括由半导体介质材料所形成的介质槽；介质槽反向倾斜设置在有发射区的中部；介质槽的上端位于沟道区和集电区之间，且介质槽的上端面与有发射区的上表面相平；介质槽的下端向集电区方向倾斜，且介质槽的下端面高于有发射区的下表面
。
[0010]上述方案中，介质槽呈倾斜1字形
、
下部倾斜的7字形
、
或倾斜阶梯型
。
[0011]上述方案中，介质槽的表面包覆有掺杂层，且该掺杂层的电极性与有源区的电极性相反
。
[0012]上述方案中，介质槽与有源层的上表面的夹角
α
的取值范围为
(0
°
，
90
°
)。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有如下特点：
[0014]1、
反向倾斜介质槽阻挡载流子的沿表面向源极运动，载流子只能向漏极外侧向下运动，在有源层底部方向折回向源极运动，形成折叠型耐压路径，显著提高器件的横向耐压长度，能解决减小器件表面长度
、
提高耐压的技术难题；在反向倾斜介质槽的纵向阻挡作用下，载流子先倾斜向漏极外侧，再垂直向下运动，纵向耐压路径提高，且随着介质槽倾斜角度变大，纵向耐压路径进一步提高，在以上两方面的综合作用下，器件的阻断特性获得显著改善
。
[0015]2、
反向倾斜介质槽可以在传统功率器件结构的基础上，结合硅片倾斜深槽刻蚀和介质填充形成，该工艺步骤完全与
CMOS/SOI
工艺兼容，工艺简单
。
[0016]3、
在介质槽外形成的反型的掺杂层，可以改善体电场分布，降低介质槽拐角电场集中的现象，特别适合于高耐压功率器件的设计
。
附图说明
[0017]图1为一种具有反向倾斜介质槽的功率器件的结构示意图
。
[0018]图2为另一种具有反向倾斜介质槽的功率器件的结构示意图
。
[0019]图3为又一种具有反向倾斜介质槽的功率器件的结构示意图
。
[0020]图4为常规功率器件和本专利技术功率器件的耐压路径的对比示意图，
(a)
常规功率器件，
(b)
本专利技术功率器件
。
[0021]图中标号：1衬底层；
2、
介质埋层；
3、
有源层；
4、
沟道区；
5、
源区
/
发射区；
6、
漏区
/
集电区；
7、
栅极
/
基极；
8、
源极
/
发射极；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
具有反向倾斜介质槽的功率器件，该功率器件为
SOILDMOS
功率器件，包括衬底层
(1)、
介质埋层
(2)、
有源层
(3)、
沟道区
(4)、
源区
(5)、
漏区
(6)、
栅极
(7)、
源极
(8)
和漏极
(9)
；介质埋层
(2)
位于衬底层
(1)
的上方，有源区
(5)
位于介质埋层
(2)
的上方；有源区
(5)
的左侧上部嵌有沟道区
(4)
，沟道区
(4)
的左侧上部嵌有源区
(5)
，有源区
(5)
的右侧上部嵌有漏区
(6)
；栅极
(7)
位于沟道区
(4)
的上方，并与源区
(5)、
沟道区
(4)
和有源区
(5)
实现连接；源极
(8)
位于源区
(5)
的上方，并与源极
(8)
实现连接；漏极
(9)
位于漏区
(6)
上方，并与漏区
(6)
实现连接；其特征在于：还包括由半导体介质材料所形成的介质槽
(10)
；介质槽
(10)
反向倾斜设置在有源区
(5)
的中部；介质槽
(10)
的上端位于沟道区
(4)
和漏区
(6)
之间，且介质槽
(10)
的上端面与有源区
(5)
的上表面相平；介质槽
(10)
的下端向漏区
(6)
方向倾斜，且介质槽
(10)
的下端面高于有源区
(5)
的下表面
。2.
根据权利要求1所述的具有反向倾斜介质槽的功率器件，其特征是，介质槽
(10)
呈倾斜1字形
、
下部倾斜的7字形
、
或倾斜阶梯型
。3.
根据权利要求1所述的具有反向倾斜介质槽的功率器件，其特征是，介质槽
(10)
的表面包覆有掺杂层
(11)
，且该掺杂层
(11)
的电极性与有源区
(5)
的电极性相反
。4.
根据权利要求1所述的具有反向倾斜介质槽的功率器件，其特征是，介质槽
(10)
与有源层
(3)
的上表面的夹角
α
的取值范围为
(0
°
，
90
°
)。5.
具有反向倾斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琦，管理，陈永和，翟江辉，李海鸥，崔现文，程识，叶健，李佩，牛玉龙，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：