一种减小热载流子效应的横向高压器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体功率器件领域，具体涉及一种减小热载流子效应的横向高压器件。
【背景技术】
[0002]高压功率器件由于其易集成、工艺兼容性等优点，在工业控制、汽车电子等领域得到了广泛的应用。然而，当器件在高的漏端电压和栅端电压下工作时，器件沟道内会产生很大的电场，使得器件沟道内的载流子满足成为热载流子的条件，当器件工作在高压条件下时，器件沟道内大的纵向电场会引发器件的热载流子效应，导致器件的导通电阻、饱和电流等电学特性发生退化，缩短器件的寿命。热载流子效应是高压功率器件中不可避免的问题，对于横向高压器件，电流在硅-二氧化硅界面运动，热载流子效应则更加严重。
[0003]对于低压的金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)器件，可以采用降低电场的结构(如双扩散漏的器件结构等)减小强电场对器件的破坏作用，延长器件的寿命。但横向高压器件的热载流子注入效应不仅发生在沟道末端处，在漂移区也存在严重的热载流子效应。因此，对于减小横向高压器件的热载流子效应，还需要格外考虑漂移区的热载流子注入。
【发明内容】
[0004]本发明针对传统横向高压器件的热载流子效应的问题，提出了一种减小热载流子效应的横向高压器件，该器件在浅槽隔离区内设置了一个高介电常数介质块，使得第二导电类型阱区靠近高介电常数介质块附近的电场强度减小，抑制了热载流子注入到氧化层，有效降低了器件的热载流子效应，延长了器件的寿命。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种减小热载流子效应的横向高压器件，包括第二导电类型半导体衬底I ;形成在第二导电类型半导体衬底I上的第一导电类型体区2和第二导电类型阱区3 ;形成在第一导电类型体区2中的第一导电类型接触区4和第一导电类型源区5 ;形成在第二导电类型阱区3中的浅槽隔离区7和第一导电类型缓冲区11，浅槽隔离区7位于第一导电类型体区2和第一导电类型缓冲区11之间；形成于第一导电类型缓冲区11中的第二导电类型漏区6 ;形成于第一导电类型源区5和浅槽隔离区7之间区域上方的栅氧化层10，形成于栅氧化层10和部分浅槽隔离区7之上的多晶硅栅8，其特征在于，所述浅槽隔离区7内设有高介电常数介质块12，所述高介电常数介质块12可使第二导电类型阱区3靠近高介电常数介质块12附近的电场强度减小，有效降低器件的热载流子效应。
[0007]进一步地，所述高介电常数介质块12的介电常数高于浅槽隔离区材料的介电常数。
[0008]进一步地，所述高介电常数介质块12的长度小于或等于浅槽隔离区长度的三分之一，高介电常数介质块12的高度小于或等于浅槽隔离区的高度。
[0009]进一步地，所述高介电常数介质块12的左侧面与浅槽隔离区7的左侧面之间的距离小于或等于浅槽隔离区长度的三分之一。
[0010]进一步地，所述第一导电类型接触区4和第一导电类型源区5上方设置源电极91，所述第二导电类型漏区6上方设置漏电极92，所述多晶硅栅8和浅槽隔离区7的上方和侧面覆盖氧化层13。
[0011]进一步地，所述高介电常数介质块可以为一种介电常数高于浅槽隔离区材料的材料，也可以为两种以上介电常数高于浅槽隔离区材料的材料复合而成。
[0012]进一步地，所述第二导电类型漏区6还可以为第一导电类型；当6为第二导电类型漏区时，所述横向高压器件为双扩散金属氧化物场效应晶体管(LDMOS)，当6为第一导电类型漏区时，所述横向高压器件为横向绝缘栅双极性晶体管(LIGBT)。
[0013]本发明的有益效果为:
[0014]1、本发明提供的横向高压器件在浅槽隔离区内加入了一个高介电常数介质块，使得第二导电类型阱区靠近高介电常数介质块附近的电场强度减小，抑制了热载流子注入到氧化层，有效降低了器件的热载流子效应，延长了器件的寿命。
[0015]2、本发明提供的横向高压器件在浅槽隔离区内加入了一个高介电常数介质块，减小了第二导电类型阱区靠近高介电常数介质块附近的载流子温度和碰撞电离率，抑制了热载流子注入到氧化层，有效降低了器件的热载流子效应，延长了器件的使用寿命。
【附图说明】
[0016]图1为常规的横向高压器件的剖面图。
[0017]图2为本发明实施例1提供的减小热载流子效应的横向高压器件的剖面图。
[0018]图3为本发明实施例2提供的减小热载流子效应的横向高压器件的剖面图。
[0019]图4为本发明实施例3提供的减小热载流子效应的横向高压器件的剖面图。
[0020]图5为本发明实施例4提供的减小热载流子效应的横向高压器件的剖面图。
[0021]图6为本发明实施例5提供的减小热载流子效应的横向高压器件的剖面图。
[0022]图7为常规的横向高压器件的电势分布图。
[0023]图8为本发明实施例1提供的减小热载流子效应的横向高压器件的电势分布图。
[0024]图9为常规横向高压器件(沿A-A’面)与本发明实施例1提供的横向高压器件(沿B-B’面)沿着硅和二氧化硅界面的纵向电场大小对比图。
[0025]图10为常规横向高压器件(沿A-A’面)与本发明实施例1提供的横向高压器件(沿B-B’面)沿着硅和二氧化硅界面的碰撞电离率对比图。
[0026]图11为常规横向高压器件(沿A-A’面)与本发明实施例1提供的横向高压器件(沿B-B’面)沿着硅和二氧化硅界面的空穴温度对比图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。
[0028]一种减小热载流子效应的横向高压器件，包括第二导电类型半导体衬底I ;形成在第二导电类型半导体衬底I上的第一导电类型体区2和第二导电类型阱区3 ;形成在第一导电类型体区2中的第一导电类型接触区4和第一导电类型源区5 ;形成在第二导电类型阱区3中的浅槽隔离区7和第一导电类型缓冲区11，浅槽隔离区7位于第一导电类型体区2和第一导电类型缓冲区11之间；形成于第一导电类型缓冲区11中的第二导电类型漏区6 ;形成于第一导电类型源区5和浅槽隔离区7之间区域上方的栅氧化层10;形成于栅氧化层10和部分浅槽隔离区7之上的多晶硅栅8 ;形成于所述第一导电类型接触区4和第一导电类型源区5之上的源电极91，形成于所述第二导电类型漏区6之上的漏电极92 ;覆盖多晶硅栅8和浅槽隔离区7的氧化层13 ;其特征在于，所述浅槽隔离区7内还设置有高介电常数介质块12，该高介电常数介质块12可使第二导电类型阱区靠近高介电常数介质块附近的电场强度减小，降低器件的热载流子效应，延长器件的寿命。