一種具有埋氧場板的soi ldmos器件的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有埋氧場板的SOI LDMOS器件，涉及一種半導體功率器件，包括P型襯底、埋氧層、埋氧場板、頂層硅、橫向多晶硅柵、源電極、漏電極、金屬電極及柵氧化層；本發明的SOI LDMOS器件，具有源、漏埋氧場板，漏埋氧場板的引入屏蔽了漏區N+區域下的漂移區，使得器件的縱向電壓由漏埋氧場板下的埋氧層承擔。源埋氧場板的引入增強了器件的體耗盡并調制了器件的橫向電場分布，從而提高了器件的擊穿電壓并降低了導通電阻。另外，由于埋氧場板取代了一部分埋氧層且多晶硅的熱導率大于二氧化硅，所以本申請可以有效的改善器件的自加熱效應。
【專利說明】
一種具有埋氧場板的SO I LDMOS器件
技術領域
本發明涉及一種半導體功率器件，特別涉及一種具有埋氧場板的SOI LDMOS器件。
【背景技術】
SOKSilicon On Insulator)技術由于具有低漏電、低寄生電容、低功耗、高可靠性、便于隔離等優點，被廣泛的應用于各種智能功率集成電路(Smart Power IntegratedCircuit，SPIC)和高壓集成電路(High Voltage Integrated Circuit，HVIC)中，并被稱之為“21世紀硅集成技術”。
SOI LDM0S(Laterally Double-Diffused M0SFET)器件由于其優秀的電學性能已被廣泛的應用汽車電子、航空航天等領域。并且，SOI LDMOS器件作為SPIC和HVIC中的核心高壓功率器件，通常需要工作在高壓、大電流的狀態。但LDMOS器件的比導通電阻(Specific On-resistance，Rcjn,sp)與擊穿電壓(Breakdown Voltage，BV)之間存在著嚴重的矛盾關系，即比導通電阻與擊穿電壓的2.5次方成正比。隨著擊穿電壓的提高，器件的導通電阻會大幅增加，進而導致器件功耗的增大。為了改善器件擊穿電壓與比導通電阻之間的關系，RESURF(Reduce Surface Field)原理和各種終端技術相繼提出。超結技術(Super Junct1n,SJ)就是其中的一種，雖然SJ技術可以有效的改善SOI LDMOS器件擊穿電壓與導通電阻之間的關系，但由于襯底輔助效應(Substrate Assisted Deplet1n Effect，SAD)的存在，使得SJ器件結構不能最大程度地實現RESURF效果，進而導致無法實現最優的擊穿電壓特性。另外，高摻雜的P柱/N柱經過長時間的高溫退火，會使得雜質的分布不均勻，導致器件的性能并不如設計的那般理想，并且工藝較為復雜。以上原因限制了 SJ技術在橫向功率半導體器件中的應用。
SOI器件與傳統的體硅器件相比，在漂移區與襯底中間引入了一個厚的埋氧層，形成了類似于“三明治”的結構。埋氧層的熱傳導率遠遠的小于硅襯底，二氧化硅的熱導率是1.4W/m.K，硅的熱導率是140W/m.K，硅熱傳導率是二氧化硅熱傳導率的100倍，這時埋氧層就相當于一個熱阻擋層，阻礙了熱量從有源區向襯底的釋放，從而使得器件的溫度顯著上升。自加熱效應會對器件帶來一系列不利的影響，例如:載流子的負微分迀移率以及飽和輸出電流的下降，這嚴重限制了SOI器件在高溫大功率領域的應用。
【發明內容】
本申請所要解決的技術問題是提供一種具有埋氧場板的SOI LDMOS器件(SOI LDMOSWith Buried Field Plate，簡稱BFP-LDM0S)。本發明一方面可以有效改善器件擊穿電壓與導通電阻之間的關系，另一方面又能夠有效緩解SOI LDMOS器件的自加熱效應，從而提高器件的性能。
一種具有埋氧場板的SOI LDMOS器件，包括P型襯底、埋氧層、溝道區、漂移區、源極P+區域、源極N+區域、漏極N+區域、源極、漏極、柵極和柵氧化層；其特征在于:還包括源埋氧場板、漏埋氧場板、第一連接金屬、第二連接金屬;埋氧層內設有源埋氧場板和漏埋氧場板;漏極通過第一連接金屬與漏埋氧場板連接，源極通過第二連接金屬與源埋氧場板。
所述的源埋氧場板、漏埋氧場板由多晶硅材料構成。
所述第一連接金屬和第二連接金屬由金屬鋁構成。
所述源區包括重摻雜的N型區域和重摻雜的P型區域。
所述溝道區的摻雜類型為P型，所述漂移區及漏區摻雜類型為N型。
所述源極N+區域和漏極N+區域的摻雜濃度大于I X 119Cnf3，并源極N+區域與源極形成歐姆接觸，漏極N+區域與漏極形成歐姆接觸。
如上所述，本發明提供一種具有埋氧場板的SOI LDMOS器件，至少包括P型襯底、埋氧層、埋氧場板、頂層硅、橫向多晶硅柵、源電極、漏電極、連接金屬及柵氧化層;有源區，形成于上述頂層硅中，包括依次相連的源區、溝道區、漂移區及漏區。所述埋氧場板由多晶硅材料構成，且連接金屬分別與源、漏電極相連。
本發明的具有埋氧場板的SOI LDMOS器件可以有效的改善器件擊穿電壓與導通電阻之間的關系;而且，由于多晶硅埋氧場板取代了一部分埋氧層，所以本發明還可以有效的改善SOI LDMOS器件的自加熱效應。
【附圖說明】
圖1為傳統的SOI LDMOS器件結構示意圖；
圖2為本發明的具有埋氧場板的SOI LDMOS器件結構示意圖；
圖3為傳統的SOI LDMOS器件結構、具有埋氧場板的SOI LDMOS器件結構擊穿特性的仿真對比圖；
圖4為傳統的SOI LDMOS器件結構、具有埋氧場板的SOI LDMOS器件結構表面電場分布對比圖；
圖5為傳統的SOI LDMOS器件結構、具有埋氧場板的SOI LDMOS器件結構自加熱效應的仿真對比圖。
【具體實施方式】
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，以下結合附圖對本發明進行具體闡述。如圖1所示，為現有的SOI LDMOS器件，如圖2所示，一種具有埋氧場板的SOI LDMOS器件，包括P型襯底1、埋氧層2、溝道區5、漂移區6、源極P+區域7、源極N+區域8、漏極N+區域9、源極12、漏極13、柵極15和柵氧化層14;其特征在于:還包括源埋氧場板3、漏埋氧場板4、第一連接金屬10、第二連接金屬11;埋氧層2內設有源埋氧場板3和漏埋氧場板4;漏極13通過第一連接金屬10與漏埋氧場板4連接，源極12通過第二連接金屬11與源埋氧場板3。
所述的源埋氧場板3、漏埋氧場板4由多晶硅材料構成。
所述第一連接金屬10和第二連接金屬11由金屬招構成。
所述源區包括重摻雜的N型區域和重摻雜的P型區域。
所述溝道區的摻雜類型為P型，所述漂移區及漏區摻雜類型為N型。
所述源極N+區域8和漏極N+區域9的摻雜濃度大于I X 119Cnf3，并源極N+區域8與源極12形成歐姆接觸，漏極N+區域9與漏極13形成歐姆接觸。
圖3給出了 BFP-LDM0S和C-LDMOS兩種結構擊穿特性的比較。由于漏端N+/N結的曲率效應，擊穿通常發生在漏端N+區域的拐角處。從圖中可得，傳統SOI LDMOS器件的擊穿電壓為128V，BFP-LDM0S器件的擊穿電壓為182V，提升了 42.2 %。漏埋氧場板的引入使得器件的擊穿電壓不再受縱向耐壓的限制，縱向上的耐壓由漏埋氧場板下的介質層承擔。
圖4顯示了兩種器件結構沿器件表面(y = 0.0Uim)的電場分布情況。從圖中可以看出，BFP-LDM0S相比于C-LDMOS有兩個新的電場峰值C ’和D ’，這兩個電場峰值分別是由源埋氧場板和漏埋氧場板引入。除此之外，BFP-LDM0S源端和漏端的電場相比于C-LDMOS有了明顯的下降，源端的電場從35ν/μπι下降到27ν/μπι，漏端電場從43ν/μπι下降到15ν/μπι，從而使得BFP-LDMOS的表面電場分布更加的平坦，這將顯著的提高器件的擊穿電壓。
[0024]圖5給出了 BFP-LDM0S和C-LDMOS兩種器件在柵壓Vgs = 1V,功耗P= lmW/μπι時，晶格溫度沿器件表面(y = 0.0U?ii)的分布圖。在仿真中設定襯底溫度為室溫300Κ，從圖中可以看出C-LDMOS器件的最高晶格溫度為390.5K，BFP_LDM0S器件的最高晶格溫度為356.7K，二者的最高晶格溫度均出現在溝道區與漂移區的交界處。兩種器件的最高晶格溫度相差33.8K，這說明埋氧場板的引入可以有效的降低器件的最高晶格溫度。出現上述現象的原因主要是由于埋氧場板取代了一部分埋氧層，二氧化硅的熱導率是1.4W/m.K，多晶硅的熱導率是34.3W/m.K，增強了器件的散熱能力，進而有效的緩解了BFP-LDM0S器件的自加熱效應。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明權利要求的涵蓋范圍。
【主權項】
1.一種具有埋氧場板的SOILDMOS器件，包括P型襯底(1)、埋氧層(2)、溝道區(5)、漂移區(6)、源極P+區域(7)、源極N+區域(8)、漏極N+區域(9)、源極(12)、漏極(13)、柵極(15)和柵氧化層(14);其特征在于:還包括源埋氧場板(3)、漏埋氧場板(4)、第一連接金屬(10)、第二連接金屬(11);埋氧層(2)內設有源埋氧場板(3)和漏埋氧場板(4);漏極(13)通過第一連接金屬(10)與漏埋氧場板(4)連接，源極(12)通過第二連接金屬(11)與源埋氧場板(3)。2.根據權利要求1一種具有埋氧場板的SOILDMOS器件，其特征在于:所述的源埋氧場板(3)、漏埋氧場板(4)由多晶硅材料構成。3.根據權利要求1一種具有埋氧場板的SOILDMOS器件，其特征在于:所述第一連接金屬(10)和第二連接金屬(11)由金屬鋁構成。4.根據權利要求1一種具有埋氧場板的SOILDMOS器件，其特征在于:所述源區包括重摻雜的N型區域和重摻雜的P型區域。5.根據權利要求1具有埋氧場板的SOILDMOS器件，其特征在于:所述溝道區的摻雜類型為P型，所述漂移區及漏區摻雜類型為N型。6.根據權利要求1具有埋氧場板的SOILDMOS器件，其特征在于:所述源極N+區域(8)和漏極N+區域(9)的摻雜濃度大于I X 1019cm—3，并源極N+區域(8)與源極(12)形成歐姆接觸，漏極N+區域(9)與漏極(13)形成歐姆接觸。
【文檔編號】H01L29/40GK105932062SQ201610338199
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】王穎, 王祎帆, 于成浩, 曹菲
【申請人】杭州電子科技大學