CN204102908U - 一种带三角槽的soi-ldmos高压功率器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带三角槽的SOI—LDMOS高压功率器件。本实用新型争对现有技术SOI—LDMOS器件关断时，漏极电压将在埋氧层下方诱导出电子反型层，它会阻止等势线穿过埋氧层，导致击穿过早发生在硅层，纵向耐压难以提高的问题，公开了一种带三角槽的SOI—LDMOS高压功率器件。其主要是通过在漂移区下方的埋氧层上蚀刻出的三角形沟槽；这样在漂移区下方，就存在一个埋氧层斜面，它可以束缚带正电的空穴，形成高浓度的正面电荷，这些电荷大大提高了器件纵向耐压。而且，器件漂移区厚度从源到漏线性增加，根据RESURF(降低表面电场)原理，横向电场因受到调制而变得均匀，有利于提高横向耐压和抑制比导通电阻的快速增加。
Description
技术领域
本实用新型属于高压功率器件领域，具体涉及一种带三角槽的SOI-LDMOS高压功率器件。
背景技术
目前，现有技术在SOI-LDMOS器件关断时，漏极电压将在埋氧层下方诱导出电子反型层，它会阻止等势线穿过埋氧层，导致击穿过早发生在硅层，纵向耐压难以提高的问题。因为横向耐压的提高可以通过增加漂移区长度、横向电场来实现，所以SOI-LDMOS器件耐压的提高主要受纵向耐压限制。从理论上来讲增加漂移区和埋氧层厚度可提高纵向耐压。但SiO2是热的不良导体，增加埋氧层厚度会使自热效应更加严重，而增加漂移区厚度会导致掺杂浓度降低，比导通电阻迅速增加，最后厚的漂移区和埋氧层也不利于与低压电路集成。如何提高SOI-LDMOS功率器件耐压，是它在高压功率器件，尤其是智能功率集成电路领域应用的关键。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为解决上述问题，本实用新型提出了一种带三角槽的SOI-LDMOS高压功率器件。其主要是通过在漂移区下方的埋氧层上蚀刻出的三角形沟槽；这样在漂移区下方，就存在一个埋氧层斜面，它可以束缚带正电的空穴，形成高浓度的正面电荷，这些电荷大大提高了器件纵向耐压。
(二)技术方案
一种带三角槽的SOI-LDMOS高压功率器件，其主要包括：衬底电极、纵向由下而上的P型衬底、漂移区、源电极、漏电极、栅电极、绝缘SiO2层(常称为埋氧层)和空穴层；其中所述的漂移区横向两端分别形成了n+源区和n+漏区，在n+源区的边上是p体区；所述的埋氧层上蚀刻出了一个三角形沟槽，如此在漂移区下方就存在一个埋氧层斜面，所述的空穴层就在这个埋氧层斜面上。
进一步的，所述的整个埋氧层均处于水平面，能与低压电路完全的集成在一起；因此，当此器件的埋氧层与常规器件的厚度一样时，他的等效厚度会比常规器件薄，就能有效缓解自热效应。
进一步的，所述的漂移区长度为30μm，埋氧层厚度为1μm，三角槽深度为0.5μm时，埋氧层电场被增强到7×106V/cm，耐压为353V。
进一步的，所述的埋氧层为绝缘SiO2层，SiO2是热的不良导体，增加埋氧层厚度会使自热效应更加严重，而增加漂移区厚度会导致掺杂浓度降低，比导通电阻迅速增加，最后厚的漂移区和埋氧层也不利于与低压电路集成，因此埋氧层和漂移区的厚度一定要薄。
进一步的，所述的埋氧层的三角形槽的形成方式是先在硅表面上注入氧离子，形成二氧化硅层，然后在其表面蚀刻出三角形槽，再着沉积多晶硅，最后与另一硅片键合并减薄。
进一步的，所述的埋氧层沟槽的三角形形状并不是唯一的，只要能使埋氧层表面倾斜都可以；埋氧层上下界面都可各蚀刻一个三角形沟槽。
进一步的，其特征是在漂移区和衬底之间的绝缘SiO2层(常称为埋氧层)，如此，在漂移区下方就存在一个埋氧层斜面，它可以束缚带正电的空穴，形成高浓度的正面电荷，这些电荷大力度的提高了器件的纵向耐压；而且，器件漂移区厚度从源到漏线性增加，根据RESURF(降低表面电场)原理，横向电场因受到调制而变得均匀，有利于提高横向耐压和抑制比导通电阻的快速增加。
(三)有益效果
本实用新型与现有技术相比较，其具有以下有益效果：本实用新型在漂移区下方的埋氧层上蚀刻出一个三角形沟槽。这样在漂移区下方，就存在一个埋氧层斜面，它可以束缚带正电的空穴，形成高浓度的正面电荷。这些电荷大大提高了器件纵向耐压。而且，器件漂移区厚度从源到漏线性增加，根据RESURF(降低表面电场)原理，横向电场因受到调制而变得均匀，有利于提高横向耐压和抑制比导通电阻的快速增加。新器件埋氧层等效厚度比常规器件薄，能有效缓解自热效应。另外，器件的整个埋氧层处于水平，完全能与低压电路集成在一起。相比其他耐压结构，带三角槽的SOI-LDMOS高压功率器件实现工艺简单，更易商用化。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是本实用新型击穿时的二维电势分布示意图。
图3是本实用新型的实现主要工艺流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种带三角槽的SOI-LDMOS高压功率器件，其主要包括：衬底电极、纵向由下而上的P型衬底、漂移区、源电极、漏电极、栅电极、绝缘SiO2层(常称为埋氧层)和空穴层；其中所述的漂移区横向两端分别形成了n+源区和n+漏区，在n+源区的边上是p体区；所述的埋氧层上蚀刻出了一个三角形沟槽，如此在漂移区下方就存在一个埋氧层斜面，所述的空穴层就在这个埋氧层斜面上。
其中，所述的整个埋氧层均处于水平面，能与低压电路完全的集成在一起；因此，当此器件的埋氧层与常规器件的厚度一样时，他的等效厚度会比常规器件薄，就能有效缓解自热效应。
如图2所示，本实用新型在被击穿时，埋氧层中的等势线分布比较密，而且表面电场分布更加均匀。所述的漂移区长度为30μm，埋氧层厚度为1μm，三角槽深度为0.5μm时，埋氧层电场被增强到7×106V/cm，耐压为353V。
其中，所述的埋氧层为绝缘SiO2层，SiO2是热的不良导体，增加埋氧层厚度会使自热效应更加严重，而增加漂移区厚度会导致掺杂浓度降低，比导通电阻迅速增加，最后厚的漂移区和埋氧层也不利于与低压电路集成，因此埋氧层和漂移区的厚度一定要薄。
如图3所示，，所述的埋氧层的三角形槽的形成方式是先在硅表面上注入氧离子，形成二氧化硅层，然后在其表面蚀刻出三角形槽，再着沉积多晶硅，最后与另一硅片键合并减薄。
其中，所述的埋氧层沟槽的三角形形状并不是唯一的，只要能使埋氧层表面倾斜都可以；埋氧层上下界面都可各蚀刻一个三角形沟槽。
其中，其特征是在漂移区和衬底之间的绝缘SiO2层(常称为埋氧层)，如此，在漂移区下方就存在一个埋氧层斜面，它可以束缚带正电的空穴，形成高浓度的正面电荷，这些电荷大力度的提高了器件的纵向耐压；而且，器件漂移区厚度从源到漏线性增加，根据RESURF(降低表面电场)原理，横向电场因受到调制而变得均匀，有利于提高横向耐压和抑制比导通电阻的快速增加。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (7)
1.一种带三角槽的SOI-LDMOS高压功率器件，其主要包括：衬底电极、纵向由下而上的P型衬底、漂移区、源电极、漏电极、栅电极、绝缘SiO2层和空穴层；其中所述的绝缘SiO2层常称为埋氧层，所述的漂移区横向两端分别形成了n+源区和n+漏区，在n+源区的边上是p体区；所述的埋氧层上蚀刻出了一个三角形沟槽，如此在漂移区下方就存在一个埋氧层斜面，所述的空穴层就在这个埋氧层斜面上。
2.根据权利要求1所述的一种带三角槽的SOI-LDMOS高压功率器件，其特征在于：所述的整个埋氧层均处于水平面，能与低压电路完全的集成在一起；因此，当此器件的埋氧层与常规器件的厚度一样时，他的等效厚度会比常规器件薄，就能有效缓解自热效应。
3.根据权利要求1所述的一种带三角槽的SOI-LDMOS高压功率器件，其特征在于：所述的漂移区长度为30μm，埋氧层厚度为1μm，三角槽深度为0.5μm时，埋氧层电场被增强到7×106V/cm，耐压为353V。
4.根据权利要求1所述的一种带三角槽的SOI-LDMOS高压功率器件，其特征在于：所述的埋氧层为绝缘SiO2层。
5.根据权利要求1所述的一种带三角槽的SOI-LDMOS高压功率器件，其特征在于：所述的埋氧层的三角形槽的形成方式是先在硅表面上注入氧离子，形成二氧化硅层，然后在其表面蚀刻出三角形槽，再着沉积多晶硅，最后与另一硅片键合并减薄。
6.根据权利要求1所述的一种带三角槽的SOI-LDMOS高压功率器件，其特征在于：所述的埋氧层沟槽为三角形形状；埋氧层上下界面都可各蚀刻一个三角形沟槽。
7.根据权利要求1所述的一种带三角槽的SOI-LDMOS高压功率器件，其特征是在漂移区和衬底之间的绝缘SiO2层，如此，在漂移区下方就存在一个埋氧层斜面，它可以束缚带正电的空穴，形成高浓度的正面电荷，这些电荷大力度的提高了器件的纵向耐压；而且，器件漂移区厚度从源到漏线性增加，根据RESURF也就是降低表面电场原理，横向电场因受到调制而变得均匀，有利于提高横向耐压和抑制比导通电阻的快速增加。
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