专利名称：碲基复合薄膜作为soi材料的应用及其功率器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及碲基复合薄膜作为SOI器件绝缘层的应用，属于半导体高频、大功率器件技术领域，它特别涉及SOI (Semiconductor On hsulator)功率器件技术领域。
背景技术：
SOI材料是新型硅基集成电路材料的简称。这类材料是为了适应航空航天电子、导弹等武器系统的控制和卫星电子系统的需求而发展起来的。SOI材料具有以下突出优点 1、低功耗；2、低开启电压；3、高速；4、提高集成度；5、与现有集成电路完全兼容且减少工艺程序；6、耐高温；7、抗辐照从而减少软件误差。这些优点使得SOI技术在绝大多数硅基集成电路方面具有极其广泛的应用背景，从而受到世界各大集成电路制造商和各国政府的高度重视，被国际上公认为“21世纪的硅基集成电路技术”。国际上公认，SOI是21世纪的微电子新技术之一和新一代的硅基材料，无论在低压、低功耗电路、耐高温电路、微机械传感器、 光电集成等方面，都具有重要应用。IBM报道了在不改变设计和工艺水平的情况下，通过采用SOI材料，可使采用同样工艺的CMOS电路的速度提高25%，利用SOI材料制作的CPU芯片速度由采用体硅工艺时的400MHz提高到500MHz。它是集成电路进入亚微米和深亚微米级后能突破体硅材料和硅集成电路限制的新型集成电路技术。随着电子产品的发展，SOI也将成为0. 1 μ m左右低压低功耗集成电路的主流技术。如图1所示，是SOI器件基本结构图。SOI器件中的绝缘层(主要由硅的氧化层构成)材料研究是目前国内外SOI器件研究的重点，SOI是在硅材料与硅集成电路巨大成功的基础上出现的，有独特优势，能突破硅材料与硅集成电路限制的新技术。改进SOI制备技术，提高SOI材料质量已成为国际著名半导体公司的战略重点。现有技术中，碲基复合薄膜仅作为光学材料已有深入的研究，如CN101838112A公开的“三阶非线性光学性碲基复合薄膜及其制备方法”，但是，还没有开发其他应用领域。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决SOI材料直接采用SiA作为绝缘层，但会出现氧化不完全，影响绝缘层隔离效果等问题。随着碲基复合薄膜的制备及其电学特性实验的完成，研究发现碲基复合薄膜具有优良的绝缘特性并开拓其应用领域， 而提供碲基复合薄膜作为SOI器件绝缘材料的应用发明。进一步，还提供一种含碲基复合薄膜的SOI器件。本发明采用的技术方案如下碲基复合薄膜作为SOI材料的应用，所述碲基复合薄膜为含Sih颗粒之间嵌有TeA和/或Te形成Te/TeA — SiO2的复合薄膜结构。一种SOI功率器件，主要由衬底、绝缘层、P型硅、电极和金属电极构成；其特征在于，采用碲基复合薄膜作为绝缘层的SOI P-N结结构进一步，所述SOI功率器件有源区位于绝缘层上的硅膜内，完整的介质隔离避免体硅器件中存在的大部分寄生效应。相比现有技术，本发明具有如下有益效果
碲基复合薄膜作为SOI材料的应用，由于直接采用碲基复合材料，因此可以保证材料的氧化效果，其综合特性优于直接氧化体形硅后作为绝缘层的效果。镀膜厚度可以精确控制，且镀膜均勻。通过实验研究证明碲基复合薄膜具有高电阻特性、相对介电常数较小、大禁带宽度、高临界击穿电场、高电子迁移率等特点，成为SOI器件制备的理想绝缘材料。将碲基复合薄膜应用于SOI器件中，制备以碲基复合薄膜作为硅绝缘层的SOI结构的肖特基二极管器件，使得它的导通电压高于常规二极管0. 7V，适合作为功率器件使用， 并且具有更宽的导通电压和导通电流，抗电流冲击能力强。
图1是常规SOI器件结构示意图。图2是本发明SOI器件结构示意图。
具体实施例方式碲基复合薄膜作为SOI器件绝缘层的应用，所述碲基复合薄膜为含SiA颗粒之间嵌有TeA和/或1Te形成Te/TeA — SiO2的复合薄膜结构(其制备方法参考CN101838112A)。 通过实验研究碲基复合薄膜的电阻率达到1200 Ω · m、相对介电常数为小于3. 9、禁带宽度为3. 4eV以上，证明碲基复合薄膜的具有高电阻特性、相对介电常数较小、大禁带宽度、高临界击穿电场、高电子迁移率等特点成为SOI器件制备的理想绝缘材料。将碲基复合薄膜应用于SOI器件中，制备以碲基复合薄膜作为硅绝缘层的SOI结构的肖特基二极管器件。如图2所示，SOI功率器件，包括通常功率器件的所有结构组成部分，主要由衬底、绝缘层、P型硅、电极和金属电极构成；其中，采用碲基复合薄膜作为绝缘层的SOI P-N结结构，即采用碲基复合薄膜作为绝缘层的SOI PN结二极管。所述SOI功率器件有源区位于绝缘层上的硅膜内，完整的介质隔离可避免体硅器件中存在的大部分寄生效应，因此SOI材料器件与体硅相比具有亚阈值斜率较陡；跨导和电流驱动能力较高 ’易于形成浅结和全介质隔离；优良的抗辐照效应、抗单粒子效应和抗短沟道效应；无闩锁效应；源、漏寄生电容小；低电压、低功耗等特性。这些特性决定所述SOI功率器件将是研发高速、低功耗、高可靠性及高集成度的深亚微米超大规模集成电路和超高速集成电路的重要技术。最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围， 均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.碲基复合薄膜作为SOI材料的应用。
2.根据权利要求1所述碲基复合薄膜作为SOI材料的应用，所述碲基复合薄膜为含 SiO2颗粒之间嵌有TeA和/或Te形成Te/Te& — SiO2的复合薄膜结构。
3.—种SOI功率器件，主要由衬底、绝缘层、P型硅、电极和金属电极构成；其特征在于， 采用碲基复合薄膜作为绝缘层的SOI P-N结结构。
4.根据权利要求3所述的SOI功率器件，其特征在于，所述SOI功率器件有源区位于绝缘层上的硅膜内，完整的介质隔离避免体硅器件中存在的大部分寄生效应。
全文摘要
本发明公开碲基复合薄膜作为SOI材料的应用，所述碲基复合薄膜为含SiO2颗粒之间嵌有TeO2和/或Te形成Te/TeO2－SiO2的复合薄膜结构。将碲基复合薄膜应用于SOI器件中，制备以碲基复合薄膜作为硅绝缘层的SOI结构的肖特基二极管器件。通过实验研究证明所述碲基复合薄膜具有高电阻特性、相对介电常数较小、大禁带宽度、高临界击穿电场、高电子迁移率等特点,成为SOI器件制备的理想绝缘材料。本发明解决SOI材料绝缘层的问题，以及开拓碲基复合薄膜的应用领域。
文档编号H01L29/06GK102522365SQ201210008820
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者甘平, 辜敏, 鲜晓东 申请人:重庆大学