专利名称：部分soi横向双扩散器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及SOI技术，特别涉及SOI横向双扩散器件。
背景技术：
SOI (Silicon on Insulator)技术被誉为“21世纪的硅集成电路技术”，是新一代集成电路的主流技术之一，目前已广泛用于集成低压高性能芯片如超高速处理器，薄膜SOI 是采用LOCOS工艺的全介质隔离器件，薄膜SOI采用LOCOS工艺隔离，不存在阱的制备，局部氧化就能实现硅岛的形成，很大程度上减少了隔离区的面积，但常规SOI器件纵向耐压只由漂移区和埋氧层决定，其严重的自热效应限制了其发展，Park等人提出了部分SOI器件结构的形式，由于硅窗口的存在，漂移区和衬底相连，耗尽层向衬底扩展，使衬底耗尽后承担了部分耐压，增加了器件的纵向耐压长度，且随着衬底浓度的降低，纵向耐压进一步增力口，SOI器件击穿电压由纵向和横向电压的较小者决定，常规SOI器件为了提高其击穿电压，耐压层全部耗尽，漂移区掺杂必须较低，纵向耐压由漏端面下漂移区和埋氧层厚度决定，常规部分SOI器件从源极到漏极的漂移区厚度都相同，且表面电场不被优化，部分SOI 器件虽然打破了常规SOI纵向耐压的限制，但其表面电场必须满足RESURF原理，表面场会出现两端高中间低的分布形状，使得第二型杂质器件漂移区未充分优化，且RESURF本身局限性限制了对其漂移区中电场调制，使得第二型杂质器件漂移区电场分布不能得到改善， 如图1所示，常规SOI器件包括源极、漏极、第一型杂质衬底1、埋氧层2及第二型杂质顶层硅层3，所述第二型杂质顶层硅层3包括第一型杂质背栅接触区7、源极第二型杂质欧姆接触区6、第二型杂质器件漂移区5及漏极第二型杂质欧姆接触区4，所述第一型杂质衬底1 设置在水平面上，埋氧层2设置在第一型杂质衬底1上，第二型杂质器件漂移区5设置在埋氧层2上，埋氧层2将第一型杂质衬底1与第二型杂质顶层硅层3进行电器隔离，第一型杂质背栅接触区8及源极第二型杂质欧姆接触区7相并列，设置在第二型杂质器件漂移区5 上表面靠近源极的位置，所述漏极第二型杂质欧姆接触区4设置在第二型杂质器件漂移区 5上表面靠近漏极的位置，其中第一型杂质为ρ型杂质或η型杂质，第二型杂质为η型杂质或P型杂质。
发明内容
本发明的目的是克服目前常规SOI器件自热效应明显的缺点，提供一种部分SOI 横向双扩散器件。本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，部分SOI横向双扩散器件，包括源极、漏极、第一型杂质衬底、埋氧层及第二型杂质顶层硅层，所述第二型杂质顶层硅层包括漏极第二型杂质欧姆接触区及源极第二型杂质欧姆接触区，所述第一型杂质衬底设置在水平面，其特征在于，所述埋氧层一端位于源极下方与器件边缘接触，另一端与漏极第二型杂质欧姆接触区的水平距离不小于零，埋氧层的另一端到漏极下方的器件边缘之间，第一型杂质衬底与第二型杂质顶层硅层接触形成PN结。具体的，所述埋氧层为连续层或从一端到另一端之间分为η段，每两个相邻的段之间的间距大于零，所述间距中具有第一型杂质衬底与第二型杂质顶层硅层形成的PN结。进一步的，所述间距从埋氧层的源极的一端到靠近漏极的一端依次增大，所述段从埋氧层源极的一端到靠近漏极的一端依次减小，从埋氧层源极一端开始的第一个段的长度大于源极第二型杂质欧姆接触区到源极的水平距离。具体的，还包括第二型杂质浮空层，所述第二型杂质浮空层水平设置在第一型杂质衬底中，其一端位于漏极下方与器件边缘接触，另一端与源极第二型杂质欧姆接触区的水平距离不小于零。再进一步的，还包括第二型杂质浮空层，所述第二型杂质浮空层水平设置在第一型杂质衬底中，其一端位于漏极下方与器件边缘接触，另一端与源极第二型杂质欧姆接触区的水平距离不小于零，所述间距在第二型杂质浮空层面的水平投影上都具有第二型杂质浮空层，所述第二型杂质浮空层的另一端到源极下方的器件边缘之间的水平距离小于从埋氧层源极下方一端开始的第一个段的长度。具体的，所述第二型杂质浮空层的浓度为IeiecnT3到2el7Cm_3，其厚度为1 μ m到 5 μ m,其与第一型杂质衬底上表面的垂直距离为3 μ m到15 μ m。再进一步的，所述第一型杂质为ρ型杂质或η型杂质，第二型杂质为η型杂质或P 型杂质。本发明的有益效果是，通过上述部分SOI横向双扩散器件，其埋氧层在漏极下方开口，能够有效传递SOI器件所产生的热量，同时漏极下方为第一型杂质衬底与第二型杂质顶层硅层所形成的PN结，其中，第一型杂质衬底掺杂浓度较低，能够将耗尽层向衬底延伸，且由于增加了第二型杂质浮空层，其分担了埋氧层电场，使得埋氧层中电场大幅度降低，能够使用较薄的埋氧层满足高压器件，进一步减少了 SOI器件的自热效应，同时，第二型杂质浮空层能够对于漂移区中电场进行调制，加强漂移区中间区域电场，相比常规SOI 器件，其能够获得更大击穿电压。
图1为常规SOI器件剖视图；图2为本实施例的部分SOI横向双扩散器件埋氧层为连续时的剖视图；图3为本实施例的部分SOI横向双扩散器件埋氧层从源极的一端到靠近漏极的一端之间分为η段时的剖视图；图4为常规SOI器件击穿时等势线分布图；图5为本实施例的部分SOI横向双扩散器件击穿时等势线分布图；图6为常规SOI器件与本实施例的部分SOI横向双扩散器件击穿时横向表面场分布特性曲线；图7为常规SOI器件与本实施例的部分SOI横向双扩散器件击穿时纵向电场分布特性曲线；
图8为常规SOI器件与本实施例的部分SOI横向双扩散器件击穿时特性曲线；其中，1为第一型杂质衬底，2为埋氧层，3为第二型杂质顶层硅层，4为漏极第二型杂质欧姆接触区，5为第二型杂质器件漂移区，6为源极第二型杂质欧姆接触区，7为第一型杂质背栅接触区，8为第二型杂质浮空层，21为从埋氧层源极一端开始的第一个段。
具体实施例方式下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。本发明所述的部分SOI横向双扩散器件，其埋氧层2并未完全将第一型杂质衬底 1与第二型杂质顶层硅层3进行电气隔离，埋氧层2的一端位于源极下方与器件边缘接触， 另一端与漏极第二型杂质欧姆接触区4的水平距离不小于零，埋氧层2的另一端到漏极下方的器件边缘之间，第一型杂质衬底1与第二型杂质顶层硅层3接触形成PN结，由于其埋氧层2在漏极下方开口，能够有效传递SOI器件所产生的热量。实施例本例的部分SOI横向双扩散器件的埋氧层2可以是连续层或者间断的分为η段， 其埋氧层为连续时的剖视图如图2，埋氧层从源极的一端到靠近漏极的一端之间分为η段时的剖视图如图3，常规SOI器件击穿时等势线分布图如图4，本实施例的部分SOI横向双扩散器件击穿时等势线分布图如图5，常规SOI器件与本实施例的部分SOI横向双扩散器件击穿时横向表面场分布特性曲线如图6，常规SOI器件与本实施例的部分SOI横向双扩散器件击穿时纵向电场分布特性曲线如图7，常规SOI器件与本实施例的部分SOI横向双扩散器件击穿时特性曲线如图8。该部分SOI横向双扩散器件的埋氧层2并未完全将第一型杂质衬底1与第二型杂质顶层硅层3进行电气隔离，埋氧层2的一端位于源极下方与器件边缘接触，另一端与漏极第二型杂质欧姆接触区4的水平距离不小于零，埋氧层2的另一端到漏极下方的器件边缘之间，第一型杂质衬底1与第二型杂质顶层硅层3接触形成PN结，其埋氧层2从一端到另一端可以是连续层，也可以从其一端到另一端之间分为η段，每两个相邻的段之间的间距大于零，间距中具有第一型杂质衬底1与第二型杂质顶层硅层3接触形成的PN结，其间距从埋氧层2的一端到另一端依次增大，所述段从埋氧层2 —端到另一端依次减小，从埋氧层 2源极下方一端开始的第一个段21的长度大于源极第二型杂质欧姆接触区6到源极的水平距离，在第一型杂质衬底1中还水平设置有第二型杂质浮空层11，第二杂质浮空层8的一端位于漏极下方与器件边缘接触，另一端与源极第二型杂质欧姆接触区6的水平距离不小于零，当埋氧层2为间断的分为η段时，其间距在第二型杂质浮空层8面的水平投影上都具有第二型杂质浮空层8，第二型杂质浮空层8的另一端到源极下方的器件边缘之间的水平距离小于从埋氧层2源极下方一端开始的第一个段21的长度，第二型杂质浮空层8的浓度为 lel6Cm_3到&17cm_3，其厚度为1 μ m到5 μ m，第二型杂质浮空层8到第一型杂质衬底1上表面的垂直距离为3 μ m到15 μ m,当第一型杂质为ρ型杂质时，第二型杂质为η型杂质，当第一型杂质为η型杂质时，第二型杂质为ρ型杂质。常规SOI器件击穿时等势线分布图如图4，其相邻等势线电压差为10V，从图4中可以看出SOI器件的埋氧层2承担了 SOI器件的纵向耐压，其第二型杂质器件漂移区5中的电场稀疏，该SOI器件未能达到第二型杂质器件漂移区5的充分利用；本实施例的部分SOI横向双扩散器件击穿时等势线分布图如图5，其相邻等势线电压差为10V，从图5可以看出等势线不再受到埋氧层2限制，其可以“穿过”埋氧层2，使第一型杂质衬底1承受器件纵向耐压，打破了常规SOI器件其耐压受到埋氧层2厚度的限制，同时第二型杂质浮空层8对于第二型杂质器件漂移区5中的电场进行调制，促使第二型杂质器件漂移区5中的电场进行再分布，使得该部分SOI横向双扩散器件横向电场分布更为均勻，该部分SOI横向双扩散器件具有更大的击穿电压；常规SOI器件与本实施例的部分SOI横向双扩散器件击穿时横向表面场分布特性曲线如图6，其中，X轴代表水平方向距离，Y轴代表电场，从图6上可以看出本实施例所提供的部分SOI横向双扩散器件由于表面场受到了第二型杂质浮空层8对其的调制，其分布明显更为均勻，相比于常规SOI技术所集成的LDMOS器件展现出了巨大的优势；常规SOI器件与本实施例的部分SOI横向双扩散器件击穿时纵向电场分布特性曲线如图7，其中，X轴代表垂直方向距离，Y轴代表电场，从图7可以看出本实施例所提供的部分SOI横向双扩散器件将埋氧层2电场从常规SOI器件的8. 5E5V/cm降至2. 5E5V/cm,同时耗尽层宽度有了大幅度提高，所以要达到相同的击穿电压需求，本实施例所提供的部分SOI 横向双扩散器件可以用较薄的埋氧层2厚度便可达到要求，再加上本实施例所提供的部分 SOI横向双扩散器件其埋氧层2在漏极开孔，可向第一型杂质衬底1传输该器件工作中所产生的热量，所以其具有更小的自热效应；常规SOI器件与本实施例的部分SOI横向双扩散器件击穿时特性曲线如图8，其中，X轴代表漏极电压，Y轴代表漏极电流，从图8上可以看出由于第二型杂质浮空层8对于第二型杂质器件漂移区5中横向电场与纵向电场的调制作用，使本实施例的部分SOI横向双扩散器件获得了 445V击穿电压，而常规SOI器件击穿电压却仅有315V。
权利要求
1.部分SOI横向双扩散器件，包括源极、漏极、第一型杂质衬底、埋氧层及第二型杂质顶层硅层，所述第二型杂质顶层硅层包括漏极第二型杂质欧姆接触区及源极第二型杂质欧姆接触区，所述第一型杂质衬底设置在水平面，其特征在于，所述埋氧层一端位于源极下方与器件边缘接触，另一端与漏极第二型杂质欧姆接触区的水平距离不小于零，埋氧层的另一端到漏极下方的器件边缘之间，第一型杂质衬底与第二型杂质顶层硅层接触形成PN结，所述埋氧层从一端到另一端之间分为η段，每两个相邻的段之间的间距大于零，所述间距中具有第一型杂质衬底与第二型杂质顶层硅层接触形成PN结。
2.根据权利要求1所述部分SOI横向双扩散器件，其特征在于，所述间距从埋氧层的一端到另一端依次增大，所述段从埋氧层的一端到另一端依次减小，从埋氧层源极下方一端开始的第一个段的长度大于源极第二型杂质欧姆接触区到源极的水平距离加上第二型杂质欧姆接触区的长度。
3.根据权利要求1或2所述部分SOI横向双扩散器件，其特征在于，还包括第二型杂质浮空层，所述第二型杂质浮空层水平设置在第一型杂质衬底中，其一端位于漏极下方与器件边缘接触，另一端与源极第二型杂质欧姆接触区的水平距离不小于零，所述间距在第二型杂质浮空层面的水平投影上都具有第二型杂质浮空层，所述第二型杂质浮空层的另一端到源极下方的器件边缘之间的水平距离小于从埋氧层源极下方一端开始的第一个段的长度。
4.根据权利要求1或2所述部分SOI横向双扩散器件，其特征在于，所述第二型杂质浮空层的浓度为lel6cm_3到&17cm_3，其厚度为1 μ m到5 μ m，其与第一型杂质衬底上表面的垂直距离为3μπι至Ij 15 μ m。
5.根据权利要求1或2所述部分SOI横向双扩散器件，其特征在于，所述第一型杂质为P型杂质或η型杂质，第二型杂质为η型杂质或P型杂质。
全文摘要
本发明涉及SOI技术。本发明解决了现有常规SOI器件自热效应明显的问题，提供了一种部分SOI横向双扩散器件，其技术方案可概括为部分SOI横向双扩散器件，其埋氧层一端位于源极下方与器件边缘接触，另一端与漏极第二型杂质欧姆接触区的水平距离不小于零，埋氧层的另一端到漏极下方的器件边缘之间，第一型杂质衬底与第二型杂质顶层硅层接触形成PN结。本发明的有益效果是，其埋氧层在漏极下方开口，能够有效传递SOI器件所产生的热量，适用于SOI器件。
文档编号H01L29/78GK102569359SQ20121004731
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者廖红, 罗波 申请人:四川长虹电器股份有限公司