具有低k介质埋层的SOI结构及其功率器件

发明专利无效专利

申请号：
CN200610020531.2
IPC分类号：H01L27/12;H01L29/06;H01L29/78;H01L29/786;H01L29/739;H01L29/74;H01L29/861
申请日期：
2006-03-21
申请人：
电子科技大学

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专利名称	具有低k介质埋层的SOI结构及其功率器件
申请号	CN200610020531.2	申请日期	2006-03-21
法律状态	驳回	申报国家	中国
公开/公告日	2006-10-11	公开/公告号	CN1845332
优先权	暂无	优先权号	暂无
主分类号	H01L27/12 ? IPC结构图谱： H 电学 H9 电学 H01 基本电气元件 H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件（使用半导体器件的测量入G01；一般电阻器入H01C；磁体、电感器、变压器入H01F；一般电容器入H01G；电解型器件入H01G 9/00；电池组、蓄电池入H01M；波导管、谐振器或波导型线路入H01P；线路连接器、汇流器入H01R；受激发射器件入H01S；机电谐振器入H03H；扬声器、送话器、留声机拾音器或类似的声机电传感器入H04R；一般电光源入H05B；印刷电路、混合电路、电设备的外壳或结构零部件、电气元件的组件的制造入H05K；在具有特殊应用的电路中半导体器件的使用见该应用的小类）〔2〕 H01L27/00 由在一个共用衬底内或其上形成的多个半导体或其他固态组件组成的器件（其零部件入H01L 23/00，H01L 29/00至H01L 51/00；由多个单个固态器件组成的组装件入H01L 25/00）〔2，8〕 H01L27/02 包括有专门适用于整流、振荡、放大或切换的半导体组件并且至少有一个电位跃变势垒或者表面势垒的；包括至少有一个跃变势垒或者表面势垒的无源集成电路单元的〔2〕 H01L27/12 其衬底为非半导体的，例如为绝缘体的〔2〕	IPC分类号	H;0;1;L;2;7;/;1;2;;;H;0;1;L;2;9;/;0;6;;;H;0;1;L;2;9;/;7;8;;;H;0;1;L;2;9;/;7;8;6;;;H;0;1;L;2;9;/;7;3;9;;;H;0;1;L;2;9;/;7;4;;;H;0;1;L;2;9;/;8;6;1查看分类表>
申请人	电子科技大学	申请人地址	四川省成都市建设北路二段4号变更专利地址、主体等相关变化，请及时变更，防止失效
权利人	电子科技大学	当前权利人	电子科技大学
发明人	罗小蓉;李肇基;张波
代理机构	暂无	代理人	暂无

摘要

本发明属于半导体功率器件技术领域。与常规具有介质埋层的SOI功率器件相比，具有低介电系数介质埋层的SOI功率器件结构采用了低k(介电系数)材料，并且具有VLk SOI、Lk SOI、VLk PSOI和Lk PSOI功率器件四种结构。其实质是利用埋层介质的低k特性提高埋层纵向电场强度，突破习用SiO2埋层的电场为Si层电场3倍的关系；利用变k埋层界面处的附加场调制Si有源层电场，二者均使器件耐压提高。同时，埋层的低介电系数使漂移区－衬底间电容降低，可提高器件的开关速度。利用本发明提供的低k介质埋层SOI结构，可以制作出性能优良的各类新结构高耐压器件，如：横向双扩散场效应晶体管、横向绝缘栅双极型功率晶体管、PN二极管、横向晶闸管等功率器件。

1、具有低k介质埋层的SOI功率器件结构，包括衬底层(1)、埋层，即介质层(2)、介质隔离区(4)、有源层，即S层(3)，其特征是，所述介质层(2)由介质层(15)和介质层 (16)两部分组成，介质层(2)一侧与衬底(1)相连，另一侧与有源层(3)相连；所述介质层(2)两端与介质隔离区(4)相连；所述介质层(15)的介电系数在1-3.9之间。
2、根据权利要求1所述的具有低k介质埋层的SOI功率器件结构，其特征是，介质层(2) 中所述介质层(15)和介质层(16)可采用两种不同的介质材料，其中，介质层(15)为低 k介质材料，介质层(16)可为低k介质材料，也可为SiO2或高k介质材料，如Si3N4；这样的SOI器件结构可称为可变低k介质埋层SOI功率器件结构。
3、根据权利要求2所述的具有低k介质埋层的SOI功率器件结构，其特征是，介质层(2) 中所述介质层(15)和介质层(16)的相对长度可以改变。
4、根据权利要求1所述的具有低k介质埋层的SOI功率器件结构，其特征是，介质层(2) 中所述介质层(15)和介质层(16)可以采用同一种低k介质；这样的SOI器件结构可称为低k介质埋层SOI功率器件结构。
5、根据权利要求2所述的具有低k介质埋层的SOI功率器件结构，其特征是，介质层(2) 中所述介质层(15)和介质层(16)可以仅位于电场强度高的漂移区和电极端下方，形成部分隔离SOI结构；这样的SOI器件结构可称为可变低k介质埋层PSOI功率器件结构。
6、根据权利要求4所述的具有低k介质埋层的SOI功率器件结构，其特征是，介质层(2) 中所述介质层(15)和介质层(16)可以采用同一种低k介质，且仅位于电场强度高的漂移区和电极端下方；这样的SOI器件结构可称为低k介质埋层PSOI功率器件结构。
7、根据权利要求1所述的具有低k介质埋层的SOI功率器件结构，其特征是，组成介质层(2)的低k介质材料可以是无机低k材料，也可以是掺氟低k材料，还可以是纳米低k材料。
8、根据权利要求1所述的具有低k介质埋层的SOI功率器件结构，其特征是，构成S 层(3)的材料可以是硅、碳化硅、砷化镓或锗硅，其导电类型可以是n型或p型。
9、根据权利要求1所述的具有低k介质埋层的SOI功率器件结构，其介质埋层(2)的厚度在深亚微米到几微米之间。
10、具有低k介质埋层的SOI功率器件，包括通常功率器件的所有结构组成部分，其特征是，它还具有权利要求2、4、5或6所述的低介电系数介质埋层的SOI功率器件结构，这样的器件包括：VLk SOI LDMOS器件、Lk SOI LDMOS器件、VLk PSOI LDMOS器件、Lk PSOI LDMOS器，VLk SOI IGBT、Lk SOI IGBT、VLk PSOI IGBT、Lk PSOI IGBT，VLk SOI PN 结二极管、Lk SOI PN结二极管、VLk PSOI PN结二极管、Lk PSOI PN结二极管，VLk SOI横向晶闸管、Lk SOI横向晶闸管、VLk PSOI横向晶闸管、Lk PSOI横向晶闸管。

序号	公开(公告)号	公开(公告)日	申请日	专利名称	申请人
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序号	公开(公告)号	公开(公告)日	申请日	专利名称	申请人
1	CN101834202A	2010-04-13	2010-04-13	降低热载流子效应的N型横向绝缘栅双极型器件失效专利	东南大学
2	CN103545363B	2012-07-09	2012-07-09	P型LDMOS器件及其制造方法有效专利	上海华虹宏力半导体制造有限公司
3	CN103545363A	2012-07-09	2012-07-09	P型LDMOS器件及其制造方法有效专利	上海华虹NEC电子有限公司
4	CN105609544A	2015-12-22	2015-12-22	绝缘隔离半导体器件及其制造方法有效专利	杭州士兰微电子股份有限公司;杭州士兰集成电路有限公司
5	CN103762156A	2013-12-31	2013-12-31	半导体衬底的制作方法、半导体衬底以及高压晶体管无效专利	上海新傲科技股份有限公司
6	CN103855154A	2012-12-04	2012-12-04	集成MOSFET的IGBT器件及制造方法无效专利	上海华虹宏力半导体制造有限公司
7	CN102142460A	2010-12-29	2010-12-29	一种SOI型P-LDMOS失效专利	电子科技大学
8	CN101834202B	2010-04-13	2010-04-13	降低热载流子效应的N型横向绝缘栅双极型器件失效专利	东南大学
9	CN102142460B	2010-12-29	2010-12-29	一种SOI型P-LDMOS失效专利	电子科技大学
10	CN103545346A	2012-07-09	2012-07-09	隔离型N型LDMOS器件及其制造方法有效专利	上海华虹NEC电子有限公司
11	CN104992971A	2015-06-29	2015-06-29	具有复合低K电流阻挡层的垂直氮化镓基异质结场效应管有效专利	电子科技大学

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