CN102623506B - 高可靠soi ldmos功率器件 - Google Patents

Abstract

公开了一种高可靠SOILDMOS功率器件，包括：在SOILDMOS功率器件的顶层硅中，注入有高浓度的埋层和接触注入区，且埋层与接触注入区连接；通过所述埋层可充分抽取SOILDMOS功率器件中SOILDMOS栅附近的载流子，并经所述接触注入区引出，控制SOILDMOS栅附近的电位。本发明提供的高可靠SOILDMOS功率器件，在SOILDMOS的顶层硅中，制成高浓度的埋层并通过接触注入区引出，利用此埋层充分抽取SOILDMOS器件SOILDMOS栅附近的载流子，控制SOILDMOS栅附近电位，避免由噪声电流或者碰撞电流引起的寄生晶体管开启而导致的LDMOS器件损伤或烧毁，同时抬升了LDMOS器件在静电冲击下的维持电压，扩展了LDMOS功率器件的电学安全工作区域，增强了器件可靠性。

Description

高可靠SOI LDMOS功率器件

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地说涉及一种高可靠SOILDMOS功率器件。

背景技术

LDMOS(LateralDoubleDiffusedMetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，横向双扩散金属氧化物场效应晶体管)增益高，线性范围宽，互调失真小，被广泛应用在无线通信、医疗电子等各个领域中。SOI器件结构的纵向电场小，反型层较厚，表面散射作用降低，器件的迁移率高、跨导大，加上寄生电容主要来自隐埋二氧化硅层电容，远小于体硅MOSFET中的电容，也不随器件按比例缩小而改变，SOI的结电容和连线电容都很小。在SOI工艺基础上所制的LDMOS作为高压大功率器件便综合了以上优点，具有明显的优势。

正常工作的高压器件内部会产生较高的电场，在高电场下发生的碰撞电离现象产生的碰撞电离载流子产生一定大小的碰撞电流。此碰撞电流一方面自身形成漏电流，一方面使得期间内的寄生晶体管处于亚开启状态，增加了器件的漏电流。如果碰撞电离进一步增大，寄生晶体管完全开启，器件进入滞回区域，器件将发生损伤或烧毁。另外，器件内部的噪声、外部信号的过压等因素也会造成器件寄生晶体管的开启。这些都严重影响到了器件的可靠性。作为高电压大电流的功率器件，器件的可靠性是LDMOS作为产品应用到工业生产和日常生活中最为重要的一点。

发明内容

本发明的目的是，解决现有技术中SOILDMOS功率器件可靠性能差的问题，提供一种高可靠SOILDMOS功率器件。

本发明提供的一种高可靠SOILDMOS功率器件，包括：在N型沟道SOILDMOS功率器件的顶层硅中，并且位于源极和栅极的下方、靠近漂移区侧面的顶层硅的体区内注入有高浓度的埋层，且埋层与接触注入区连接；

通过所述埋层可充分抽取N型沟道SOILDMOS功率器件中栅附近的载流子，并经所述接触注入区引出，控制N型沟道SOILDMOS栅附近的电位。

所述N型沟道SOILDMOS是指以绝缘层上硅工艺所制成的横向双扩散晶体管器件。

所述绝缘层上硅工艺包括：

注氧隔离SIMOX或硅片键合反面腐蚀。

进一步，所述接触注入区包括：

高浓度接触注入区或金属接触引出区；

所述金属接触引出区中的金属包括铝、铜、钨或其合金。

进一步，SOILDMOS的顶层硅是指埋氧层上制作半导体器件的区域。

进一步，所述接触注入区与源端引出短接，使其电位与源区电位相等。

进一步，所述接触注入区单独接入一电位；

对于N型SOILDMOS，高浓度的P型接触注入区连接并引出P型埋层，并与低于源端的电位连接。

进一步，所述埋层设在埋氧层表面或埋氧层与器件表面之间的位置；

所述埋层的范围为器件工作区域的一部分、器件工作的全部区域或者整个SOI基底。

本发明提供的高可靠SOILDMOS功率器件，在SOILDMOS的顶层硅中，制成高浓度的埋层并通过接触注入区引出，利用此埋层充分抽取SOILDMOS器件SOILDMOS栅附近的载流子，控制SOILDMOS栅附近电位，避免由噪声电流或者碰撞电流引起的寄生晶体管开启而导致的LDMOS器件损伤或烧毁，同时抬升了LDMOS器件在静电冲击下的维持电压，扩展了LDMOS功率器件的电学安全工作区域，增强了器件可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高可靠SOILDMOS功率器件结构的剖面示意图；

图2为本发明实施例一所示的高可靠SOILDMOS功率器件LDMOS功率器件的剖面示意图俯视示意图；

图3为本发明实施例二所示的高可靠SOILDMOS功率器件LDMOS功率器件的剖面示意图俯视示意图；

图4为本发明实施例三所示的高可靠SOILDMOS功率器件LDMOS功率器件的剖面示意图俯视示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作详细描述。

本发明提供的高可靠SOILDMOS功率器件，包括在SOILDMOS功率器件的顶层硅中，注入有高浓度的埋层和接触注入区，且埋层与接触注入区连接。通过所述埋层可充分抽取SOILDMOS功率器件中SOILDMOS栅附近的载流子，并经所述接触注入区引出，控制SOILDMOS栅附近的电位。其中，SOILDMOS是指以绝缘层上硅工艺所制成的横向双扩散晶体管器件。绝缘层上硅工艺包括注氧隔离SIMOX、硅片键合反面腐蚀或其他。SOILDMOS的顶层硅是指埋氧层上制作半导体器件的区域。埋层设在埋氧层表面或埋氧层与器件表面之间的位置，埋层的范围为器件工作区域的一部分、器件工作的全部区域或者整个SOI基底。接触注入区可以是高浓度接触注入区也可以是金属接触引出区。金属接触引出区中的金属为铝、铜、钨或其合金。接触注入区可以源端引出短接，使其电位与源区电位相等。接触注入区也可以单独接入一电位，对于N型SOILDMOS，高浓度的P型接触注入区连接并引出P型埋层，并与低于源端的电位连接；对于P型SOILDMOS，高浓度的N型接触注入区连接并引出N型埋层并与低于源端的电位连接。

本发明提供的高可靠SOILDMOS功率器件，在SOILDMOS的顶层硅中，制成高浓度的埋层并通过接触注入区引出，利用此埋层充分抽取SOILDMOS器件SOILDMOS栅附近的载流子，控制SOILDMOS栅附近电位，避免由噪声电流或者碰撞电流引起的寄生晶体管开启而导致的LDMOS器件损伤或烧毁，同时抬升了LDMOS器件在静电冲击下的维持电压，扩展了LDMOS功率器件的电学安全工作区域，增强了器件可靠性。

实施例一：

本发明提供的高可靠SOILDMOS功率器件，如图1所示，图中，19为埋氧层，材料为二氧化硅；18为顶硅层，在此层中制作SOI器件；17为底硅层，通过埋氧层19与顶硅层18完全隔绝；16为SOILDMOS栅，材料为高浓度注入的多晶硅；15为漂移区；13为源端注入区形成器件源端，14为漏端注入区形成器件漏端；11为埋层，此实施例中其范围为器件工作区域的一部分，深度为埋氧层19之上紧邻埋氧层19；12为高浓度接触注入区，其作用在于连接埋层11与顶硅层18的表面，使得埋层11的电位可以被控制，载流子在通过埋层11与高浓度接触注入区12的通道过程中被吸收。通过控制高浓度接触注入区12附近电位充分吸收过剩载流子，避免了由噪声电流或者碰撞电流引起的寄生晶体管开启而导致的LDMOS器件损伤或烧毁，同时抬升了LDMOS器件在静电冲击下的维持电压，扩展了LDMOS功率器件的电学安全工作区域，增强了器件可靠性。

实施例二：

如图2所示，为本发明实施例于埋氧层之上紧邻埋氧层且全工作区域埋层的SOILDMOS功率器件结构的剖面示意图。图中，29为埋氧层，材料为二氧化硅；28为顶硅层，在此层中制作SOI器件；27为底硅层，通过埋氧层29与顶硅层28完全隔绝；26为SOILDMOS栅，材料为高浓度注入的多晶硅；25为漂移区；23为源端注入区形成器件源端，24为漏端注入区形成器件漏端；21为埋层，此实施例中其范围为器件的全部工作区域，深度为埋氧层29之上紧邻埋氧层29；22为高浓度接触注入区，其作用在于连接埋层21与顶硅层28的表面，使得埋层21的电位可以被控制，载流子在通过埋层21与高浓度接触注入区22的通道过程中被吸收。此实施例较前一实施例优点在于剩余载流子吸收的范围更大，缺点是有更大的寄生电容，而效果并不一定会有相应等幅度的提高，选择性的采用。

实施例三：

如图3所示，为本发明实施例于埋氧层与器件表面之间且部分工作区域埋层的SOILDMOS功率器件结构的剖面示意图。39为埋氧层，材料为二氧化硅；38为顶硅层，在此层中制作SOI器件；37为底硅层，通过埋氧层39与顶硅层38完全隔绝；36为SOILDMOS栅，材料为高浓度注入的多晶硅；35为漂移区；33为源端注入区形成器件源端，34为漏端注入区形成器件漏端；31为埋层，此实施例中其范围为器件工作区域的一部分，深度为埋氧层39与顶硅层38表面之间的位置；32为高浓度接触注入区，其作用在于连接埋层31与顶硅层38的表面，使得埋层31的电位可以被控制，载流子在通过埋层31与高浓度接触注入区32的通道过程中被吸收。此实施例亦能很好的达到提高器件可靠性的目的，在工艺条件与成本允许的情况下，选择性的采用。

实施例四：

如图4所示，为本发明实施例金属接触引出区、于埋氧层之上紧邻埋氧层且部分工作区域埋层的SOILDMOS功率器件结构的剖面示意图。49为埋氧层，材料为二氧化硅；48为顶硅层，在此层中制作SOI器件；47为底硅层，通过埋氧层49与顶硅层48完全隔绝；46为SOILDMOS栅，材料为高浓度注入的多晶硅；45为漂移区；43为源端注入区形成器件源端，44为漏端注入区形成器件漏端；41为埋层，此实施例中其范围为器件工作区域的一部分，深度为埋氧层49之上紧邻埋氧层49；42为铝、铜、钨或其合金所制的金属接触引出区，其作用在于连接埋层41与顶硅层48的表面，使得埋层41的电位可以被控制，载流子在通过埋层41与接金属接触引出区42的通道过程中被吸收。此实施例亦能很好的达到提高器件可靠性的目的，在工艺条件与成本允许的情况下，选择性的采用。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。

因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高可靠SOILDMOS功率器件，其特征在于，包括：

在N型沟道SOILDMOS功率器件的顶层硅中，并且位于源极和栅极下方、靠近漂移区侧面的顶层硅的体区内注入有高浓度的埋层，且埋层与接触注入区连接；

通过所述埋层可充分抽取N型沟道SOILDMOS功率器件中栅附近的载流子，并经所述接触注入区引出，控制N型沟道SOILDMOS栅附近的电位；所述N型沟道SOILDMOS是指以绝缘层上硅工艺所制成的横向双扩散晶体管器件；

所述绝缘层上硅工艺包括：注氧隔离SIMOX或硅片键合反面腐蚀；

所述接触注入区包括：

高浓度接触注入区或金属接触引出区；

所述金属接触引出区中的金属包括铝、铜、钨或其合金。

2.如权利要求1所述的高可靠SOILDMOS功率器件，其特征在于：

SOILDMOS的顶层硅是指埋氧层上制作半导体器件的区域。

3.如权利要求2所述的高可靠SOILDMOS功率器件，其特征在于：

所述接触注入区与源端引出短接，使其电位与源区电位相等。

4.如权利要求1所述的高可靠SOILDMOS功率器件，其特征在于：

所述接触注入区单独接入一电位；

对于N型SOILDMOS，高浓度的P型接触注入区连接并引出P型埋层，并与低于源端的电位连接。

5.如权利要求3或4所述的高可靠SOILDMOS功率器件，其特征在于，

所述埋层设在埋氧层表面或埋氧层与器件表面之间的位置；

所述埋层的范围为器件工作区域的一部分、器件工作的全部区域或者整个SOI基底。