【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功率半导体领域，涉及一种具有变k介质的高可靠器件结构。
技术介绍
1、soi技术可以用于制造各种半导体器件，包括微处理器、存储器、射频器件等。由于其优异的电气特性和较低的功耗，soi技术在现代集成电路设计中得到广泛应用。其中，应用soi技术的功率soi ldmos器件具有低导通电阻和高击穿电压的优势，适用于射频功率放大器、无线通信设备以及汽车电子等领域。横向器件由于源极、栅极、漏极都在同一表面，soi基横向功率器件的耐压主要由横向的表面电场和纵向的体内电场决定。由于硅与介质的临界场不同，器件耐压时硅与介质层的交界处存在极高的电场峰值，影响器件可靠性。随着对soi ldmos器件应用场景的不断发展，要求对该器件的耐压能力进行优化，其中提高纵向耐压能力是该领域的研究重点。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种具有变k介质的高可靠器件结构。本专利技术通过在器件soi介质层中不同变k介质之间引入过渡的变k介质，大幅缓解顶层硅与不同变k介质交界处的电场尖峰，提高soi ldmos器件耐压能力，增强器件的可靠性。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术技术方案如下：
3、一种具有变k介质的高可靠器件结构，其器件元胞包括第一导电类型半导体衬底11、第一导电类型半导体顶层硅12、第一导电类型半导体阱区13、第一导电类型半导体接触区14、第二导电类型漂移区21、第二导电类型阱区22、第二导电类型半导体接触区a23、第二
4、其中，soi第一介质层31，soi第二介质层32，soi第三介质层33并排排列，且位于第一导电类型半导体衬底11上方，从左往右依此为soi第一介质层31，soi第二介质层32，soi第三介质层33，soi第四介质层34位于soi第一介质层31和soi第二介质层32分界线的上方，soi第五介质层35位于soi第二介质层32和soi第三介质层33分界线的上方，且soi第四介质层34和soi第五介质层35的下界面与soi第一介质层31、soi第二介质层32和soi第三介质层33的上界面相齐平。第一导电类型半导体顶层硅12位于soi介质层上方，第一导电类型半导体阱区13位于第一导电类型半导体顶层硅12顶部左侧。第二导电类型漂移区21位于第一导电类型半导体顶层硅12右侧，且顶部左侧边界与第一导电类型半导体阱区13顶部右侧边界相邻。第二导电类型半导体阱区22位于第二导电类型漂移区21右侧，第一导电类型源接触区14和第二导电类型源接触区a23位于第一导电类型半导体体区13中；第二导电类型半导体接触区b24位于第二导电类型阱区22中；栅氧化层37位于第一导电类型半导体阱区13上方，并且栅氧化层35左端与第二导电类型半导体接触区a23相接触、右端与第二导电类型漂移区21相接触；场氧化层36位于栅氧化层37左侧与第二导电类型半导体接触区b24右侧之间的第二导电类型漂移区21的上表面；多晶硅栅41覆盖在栅氧化层37的上表面并部分延伸至场氧化层35的上表面。
5、作为优选方式，soi第一介质层31由热阻率低的介质构成，例如sin等介质；soi第三介质层33由低k材料介质构成，提高器件纵向耐压能力；soi第二介质层32由氧化硅介质构成；soi第四介质层34的介质k值大小在soi第一介质层31与soi第二介质层32之间；soi第五介质层35的介质k值大小在soi第二介质层32与soi第三介质层33之间。
6、作为优选方式，场氧化层36、场氧化层38与场氧化层39中嵌入soi第十介质层30，且soi第十介质层30的上界面与场氧化层36、场氧化层38与场氧化层39的下界面相齐平。
7、作为优选方式，soi第四介质层34位于soi第一介质层31和soi第二介质层32分界线的上方，soi第五介质层35位于soi第二介质层32和soi第三介质层33分界线的上方，且soi第四介质层34和soi第五介质层35的下界面与soi第一介质层31、soi第二介质层32和soi第三介质层33的上界面相齐平，soi第四介质层34和soi第五介质层35上界面为三角形、椭圆或多边形。
8、作为优选方式，soi第四介质层34位于soi第一介质层31和soi第二介质层32之间，soi第五介质层35位于soi第二介质层32和soi第三介质层33之间，且soi第四介质层34和soi第五介质层35的上界面与soi第一介质层31、soi第二介质层32和soi第三介质层33的上界面相齐平，soi第四介质层34和soi第五介质层35下界面为矩形、椭圆或多边形。
9、作为优选方式，：soi第四介质层34位于soi第一介质层31和soi第二介质层32之间，soi第五介质层35位于soi第二介质层32和soi第三介质层33之间，soi第四介质层34和soi第五介质层35整体为矩形、椭圆或多边形。
10、作为优选方式，器件结构为double resurf，triple resurf结构其中的一种。
11、作为优选方式，第二导电类型半导体接触区b24可替换为第一导电类型半导体接触区b16，形成igbt结构。
12、本专利技术的有益效果为：相比于原soi ldmos结构，由于硅与介质之间、不同变k介质的临界场不同，器件耐压时硅与介质层的交界处存在极高的电场峰值，影响器件可靠性。本专利技术提供一种具有变k介质的高可靠器件结构，通过在soi介质层中不同变k介质之间引入过渡的变k介质，大幅缓解顶层硅与不同变k介质交界处的电场尖峰，提高soi ldmos器件的纵向耐压能力，增强器件的可靠性。
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1.一种具有变K介质的高可靠器件结构，其器件元胞包括第一导电类型半导体衬底(11)、第一导电类型半导体顶层硅(12)、第一导电类型半导体阱区(13)、第一导电类型半导体接触区(14)、第二导电类型漂移区(21)、第二导电类型阱区(22)、第二导电类型半导体接触区A(23)、第二导电类型半导体接触区B(24)、SOI第一介质层(31)、SOI第二介质层(32)、SOI第三介质层(33)、SOI第四介质层(34)、SOI第五介质层(35)、场氧化层(36)、栅氧化层(37)、多晶硅栅(41)、源极金属(51)、栅极金属(52)、漏极金属(53)；
2.根据权利要求1所述的一种具有变K介质的高可靠器件结构，其特征在于：SOI第一介质层(31)由热阻率低的介质构成，例如SIN等介质；SOI第三介质层(33)由低K材料介质构成，提高器件纵向耐压能力；SOI第二介质层(32)由氧化硅介质构成；SOI第四介质层(34)的介质K值大小在SOI第一介质层(31)与SOI第二介质层(32)之间；SOI第五介质层(35)的介质K值大小在SOI第二介质层(32)与SOI第三介质层(33)之间
3.根据权利要求1所述的一种具有变K介质的高可靠器件结构，其特征在于：场氧化层(36)、场氧化层(38)与场氧化层(39)中嵌入SOI第十介质层(30)，且SOI第十介质层(30)的上界面与场氧化层(36)、场氧化层(38)与场氧化层(39)的下界面相齐平。
4.根据权利要求1所述的一种具有变K介质的高可靠器件结构，其特征在于：SOI第四介质层(34)位于SOI第一介质层(31)和SOI第二介质层(32)分界线的上方，SOI第五介质层(35)位于SOI第二介质层(32)和SOI第三介质层(33)分界线的上方，且SOI第四介质层(34)和SOI第五介质层(35)的下界面与SOI第一介质层(31)、SOI第二介质层(32)和SOI第三介质层(33)的上界面相齐平，SOI第四介质层(34)和SOI第五介质层(35)上界面为三角形、椭圆或多边形。
5.根据权利要求1所述的一种具有变K介质的高可靠器件结构，其特征在于：SOI第四介质层(34)位于SOI第一介质层(31)和SOI第二介质层(32)之间，SOI第五介质层(35)位于SOI第二介质层(32)和SOI第三介质层(33)之间，且SOI第四介质层(34)和SOI第五介质层(35)的上界面与SOI第一介质层(31)、SOI第二介质层(32)和SOI第三介质层(33)的上界面相齐平，SOI第四介质层(34)和SOI第五介质层(35)下界面为矩形、椭圆或多边形。
6.根据权利要求1所述的一种具有变K介质的高可靠器件结构，其特征在于：SOI第四介质层(34)位于SOI第一介质层(31)和SOI第二介质层(32)之间，SOI第五介质层(35)位于SOI第二介质层(32)和SOI第三介质层(33)之间，SOI第四介质层(34)和SOI第五介质层(35)整体为矩形、椭圆或多边形。
7.根据权利要求1所述的一种具有变K介质的高可靠器件结构，其特征在于：器件结构为Double RESURF，Triple RESURF结构其中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种具有变K介质的高可靠器件结构，其特征在于：第二导电类型半导体接触区B(24)替换为第一导电类型半导体接触区B16，形成IGBT结构。
...【技术特征摘要】
1.一种具有变k介质的高可靠器件结构，其器件元胞包括第一导电类型半导体衬底(11)、第一导电类型半导体顶层硅(12)、第一导电类型半导体阱区(13)、第一导电类型半导体接触区(14)、第二导电类型漂移区(21)、第二导电类型阱区(22)、第二导电类型半导体接触区a(23)、第二导电类型半导体接触区b(24)、soi第一介质层(31)、soi第二介质层(32)、soi第三介质层(33)、soi第四介质层(34)、soi第五介质层(35)、场氧化层(36)、栅氧化层(37)、多晶硅栅(41)、源极金属(51)、栅极金属(52)、漏极金属(53)；
2.根据权利要求1所述的一种具有变k介质的高可靠器件结构，其特征在于：soi第一介质层(31)由热阻率低的介质构成，例如sin等介质；soi第三介质层(33)由低k材料介质构成，提高器件纵向耐压能力；soi第二介质层(32)由氧化硅介质构成；soi第四介质层(34)的介质k值大小在soi第一介质层(31)与soi第二介质层(32)之间；soi第五介质层(35)的介质k值大小在soi第二介质层(32)与soi第三介质层(33)之间。
3.根据权利要求1所述的一种具有变k介质的高可靠器件结构，其特征在于：场氧化层(36)、场氧化层(38)与场氧化层(39)中嵌入soi第十介质层(30)，且soi第十介质层(30)的上界面与场氧化层(36)、场氧化层(38)与场氧化层(39)的下界面相齐平。
4.根据权利要求1所述的一种具有变k介质的高可靠器件结构，其特征在于：soi第四介质层(34)位于soi第一介质层(31)和soi第二介质层(32)分界线的上方，soi第五介质层...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐孝松，刘雨婷，
申请(专利权)人：成都市鸟蛋微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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