CN101533854B - 具有渐变体连接的soi ldmos晶体管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管.包括源区(40)、体区(30)、漂移区(20)、漏区(50)、源电极(400)、漏电极(500)、栅电极(60)，埋置介质层(70)具有使SOI层与衬底半导体10相连接的渐变宽度的窗口(800、810和820)。本发明所述的具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管，可通过优化设计埋置介质层渐变宽度的窗口宽度，使得SOI层(有源区)与衬底半导体相连接，碰撞电离产生的空穴可由衬底流出。同时，可使器件区产生的焦耳热有效地流向衬底的热沉。不仅能减小自加热效应，还可抑制浮体效应。

Description

具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管
(一)技术领域
本发明涉及的是一种晶体管，具体地说是一种绝缘体上硅(SOI)横向扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(LDMOSFET)，特别是一种具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管。
(二)背景技术
以SOI横向高压器件为基础的SOI高压集成电路作为智能功率集成电路领域的一个新兴分支，近年来得到了迅速发展。它集SOI技术、微电子技术和功率电子技术于一体，为各种功率变换和能源处理装置提供了高速、高集成度、低功耗和抗辐照的新型开关电路，在工业自动化、武器装备、航空航天、电力电子和其它高新技术产业有着极为广泛的应用前景。SOI LDMOS晶体管具有高速、低功耗、高集成度、强抗辐照能力极小的寄生效应以及良好的隔离等特点，是极具应用前景的功率器件，尤其适合应用于无线通讯领域中的射频放大器或者微功耗集成电路。
SOI LDMOS晶体管的漏-源电容是决定器件频率特性的关键因素。同时为提高器件的耐压能力，如图1所示的SOI LDMOS结构被提出。由于器件埋氧层的热传导率远远低于硅，器件散热较为缓慢，导致器件的自热现象较体硅严重。过高的温度会降低载流子的迁移率，导致器件性能退化，同时也严重地影响了器件的可靠性。解决器件中自热效应的最简单和最经济的方法是采用图形化材料，即埋氧层是不连续分布的，器件的有源区与衬底相连接。如Malhi提出在源区和沟道区形成埋氧层的局部SOI结构(Patent No.US5,554,546)。杨文伟等提出一种在远端远离沟道区的下方无埋氧的局部SOI LDMOS器件(专利公开号CN100342549C)。而这些结构不能使器件同时满足降低漏-源电容和提高散热能力的要求，局部SOI结构对器件的性能改善没能得到充分发挥。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种可在不牺牲器件耐压的前提下，同时兼顾降低漏-源电容和提高散热能力要求的具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管。
本发明的目的是这样实现的：
一种具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管，包括源区40、体区30、漂移区20、漏区50、源电极400、漏电极500、栅电极60，埋置介质层70具有使由源区40、体区30、漂移区20和漏区50组成的SOI层与衬底半导体10相连接的渐变宽度的窗口800、810和820。
本发明还可以包括：
1、所述的埋置介质层为SiO2或Al2O3绝缘介质层。
2、所述的渐变宽度的窗口800、810和820的窗口宽度关系为W800＜W810＜W820。
上述的渐变宽度的窗口兼顾器件工作时的电场分布和温度分布来确定。
本发明通过改变埋置介质层窗口宽度，可在不牺牲器件耐压的前提下，同时兼顾降低漏-源电容和提高散热能力的要求。本发明与常规SOI LDMOS晶体管工艺兼容，具有很强的可实施性。
本发明所述的具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管，可通过优化设计埋置介质层渐变宽度的窗口宽度，使得SOI层(有源区)与衬底半导体相连接，碰撞电离产生的空穴可由衬底流出。同时，可使器件区产生的焦耳热有效地流向衬底的热沉。不仅能减小自加热效应，还可抑制浮体效应。
(四)附图说明
图1本发明所述的SOI LDMOS晶体管剖面结构示意图；
图2一种阶梯埋氧SOI LDMOS晶体管剖面结构示意图；
图3一种均匀体连接SOI LDMOS晶体管剖面结构示意图；
图4本发明所述的与已有SOI LDMOS晶体管的仿真击穿特性比较；
图5本发明所述的与已有SOI LDMOS晶体管的仿真温度特性比较。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1，本发明的SOI LDMOS晶体管包括N+源区40、P体区30、N-漂移区20、N+漏区50、铝金属源电极400、铝金属漏电极500、多晶硅栅电极60。埋置SiO2层70具有渐变宽度的窗口800、810、820使得SOI层(有源区)与硅衬底1相连接，根据器件工作时的电场分布和温度分布，确定窗口宽度关系为W800＜W810＜W820。图2是一种阶梯埋氧SOI LDMOS晶体管剖面结构示意图，图3是一种均匀体连接SOI LDMOS晶体管剖面结构示意图，各区定义与图1相同。图4和图5是本发明所述的SOI LDMOS晶体管与已有的SOI LDMOS晶体管的仿真击穿特性和温度特性比较。仿真结果表明：本发明所述的SOI LDMOS晶体管在牺牲较小的耐压情况下，大大改善了SOI LDMOS器件的自加热效应。
上述为本发明特举之实施例，并非用以限定本发明。本发明提供的渐变体连接结构同样适用于SOI高压二极管、SOI LIGBT、SOI晶闸管和SOI JFET等横向功率SOI器件以及它们的变体。在不脱离本发明的实质和范围内，可做些许的调整和优化，本发明的保护范围以权利要求为准。

Claims (2)

1.一种具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管，包括源区(40)、体区(30)、漂移区(20)、漏区(50)、源电极(400)、漏电极(500)、栅电极(60)，其特征是：埋置介质层(70)具有使SOI层与衬底半导体(10)相连接的渐变宽度的三个窗口(800、810和820)；渐变宽度的三个窗口(800、810和820)的窗口宽度关系为W800＜W810＜W820。
2.根据权利要求1所述的具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管，其特征是：所述的埋置介质层为SiO2或Al2O3绝缘介质层。
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