專利名稱：絕緣體上硅器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到絕緣體上硅(SOI)器件，更確切地說是涉及到適用于偏置條件下的SOI器件，其中，有時稱為“晶片承載器”層的襯底層被保持在源區(qū)與漏區(qū)之間的電位。
發(fā)明的背景

圖1示出了典型的現(xiàn)有技術(shù)高壓絕緣體上硅(SOI)器件的剖面圖。圖1的器件100包括典型的組成部分及其區(qū)域，例如源區(qū)101、漏區(qū)103、以及柵區(qū)102。排列在襯底層106上方的埋置氧化物層104與SOI層105形成結(jié)。在許多應(yīng)用中，這種器件在偏置條件下被采用，其中，源區(qū)101、襯底106、以及柵區(qū)102被保持在地電位，而漏區(qū)103被保持處于或接近200V。在有關(guān)醫(yī)療和通信技術(shù)以及其它技術(shù)領(lǐng)域的各種開關(guān)應(yīng)用中，這種偏置條件是典型的。
這種器件能夠以約為12微米的漂移長度容易地經(jīng)受在關(guān)斷狀態(tài)下施加到漏區(qū)的200V。
雖然當器件被如上所述偏置時，圖1的結(jié)構(gòu)工作得很好，但各種應(yīng)用要求不同類型的偏置。更具體地說，在某些開關(guān)應(yīng)用中，必須對漏區(qū)施加比較大的正電壓以及對源區(qū)和柵區(qū)施加比較大的負電壓，同時保持襯底電壓約為地電壓。在這種結(jié)構(gòu)中，典型的是將源區(qū)和柵區(qū)偏置在大約-100V，將漏區(qū)偏置在大約+100V，并將襯底層偏置在大約0V。這種偏置條件被稱為源區(qū)低于襯底電位。這種條件被應(yīng)用于電話、醫(yī)療、以及其它應(yīng)用的各種電路。在這種條件下，襯底被保持在源區(qū)電壓與漏區(qū)電壓之間的電壓，而不是像現(xiàn)有技術(shù)所述的那樣被保持在與源區(qū)基本上相同的電壓。
圖3示出了在源區(qū)低于襯底偏置條件下偏置的圖1器件的模擬。雖然試圖將源區(qū)偏置在-100V和將漏區(qū)偏置在+100V，但器件僅僅能夠在源區(qū)與漏區(qū)之間保持大約65V的最大電壓差。問題在于，器件的擊穿電壓從如現(xiàn)有技術(shù)所述那樣被偏置時的200V以上，降低到偏置條件被改變?yōu)樵磪^(qū)低于襯底時的大約65V。因此，在本技術(shù)中，對于能夠工作于源區(qū)低于偏壓條件下而不在比較低的電壓下遭遇擊穿的薄層SOI開關(guān)器件，存在著需求。
附圖的簡要說明圖1示出了一種現(xiàn)有技術(shù)絕緣體上硅薄層開關(guān)器件；圖2示出了在特定偏置條件下圖1器件內(nèi)產(chǎn)生的電場；圖3示出了本發(fā)明的一個示例性實施方案；圖4示出了模擬特定偏置條件下圖3器件的工作的電場圖。
發(fā)明的概述和詳細描述根據(jù)本發(fā)明，器件中的P反轉(zhuǎn)區(qū)被擴展成包括延伸進入埋置氧化物層與絕緣體上硅層之間的結(jié)中的“舌榫”即延伸部分。形成此延伸部分或舌榫的額外的P型摻雜，被選擇成使之被施加到襯底層的偏置電壓耗盡。如圖3所示，此額外P型摻雜的耗盡，意味著施加到漏區(qū)的任何偏壓會耗盡N阱區(qū)316中的n型電荷。這一效果降低了N阱區(qū)316與P反轉(zhuǎn)區(qū)318之間的結(jié)附近的電場。借助于降低此電場，能夠?qū)⒙﹨^(qū)電壓提高到非常接近器件在如現(xiàn)有技術(shù)所述被偏置時可能經(jīng)受的200V。
圖3示出了本發(fā)明的一個示例性實施方案，它包括襯底層304、埋置的氧化物層312、SOI層310、源區(qū)309、柵區(qū)302、以及漏區(qū)314。如圖3中的316所示，器件的N阱區(qū)包括負電荷。此外，P反轉(zhuǎn)區(qū)318被示為具有延伸進入埋置氧化物層312與SOI層310之間的結(jié)中的短延伸部分即“舌榫”303。雖然延伸部分303被示為舌榫狀且如此稱呼，但本發(fā)明不局限于這樣來成形此延伸部分，本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員可以理解的是，延伸部分內(nèi)引入的額外P型原子可以以其它的形狀被引入，只要電荷的體積和濃度足夠即可。舌榫區(qū)中(通過p型延伸部分垂直集成的)典型電荷水平為每平方厘米5×1011-1×1012。
在根據(jù)源區(qū)低于偏壓條件的工作中，源區(qū)309被偏置在例如-100V，而漏區(qū)314被偏置到+100V。襯底層304被保持在大約地電位，使襯底與源區(qū)或漏區(qū)之間為100V。
借助于在小的延伸部分即舌榫303中增加P型電荷，消除了擊穿電壓比較低的問題。更具體地說，延伸部分303內(nèi)的額外電荷被施加到襯底304的偏壓大幅度耗盡。然后將正偏壓施加到漏區(qū)用來耗盡緊鄰P反轉(zhuǎn)/N阱層結(jié)330的區(qū)域316中的n型電荷。此現(xiàn)象導(dǎo)致跨越鄰接N阱區(qū)316與P反轉(zhuǎn)區(qū)318的結(jié)330的低得多的橫向電場。較低的電場意味著漏區(qū)能夠被保持在較高的電壓，從而消除了源區(qū)低于襯底偏置條件的比較低的擊穿電壓。
已經(jīng)實驗確定，可以用濃度為每平方厘米3×1012的1.5MeV的硼注入，來理想地制造舌榫的延伸部分。光抗蝕劑被用來適當?shù)卮_定延伸部分結(jié)構(gòu)的形狀和終點，典型地延伸2-3微米通過PI擴散區(qū)邊緣進入漂移區(qū)。此技術(shù)能夠與標準的擴散溝道(LDMOS)工藝流程或與形成PI區(qū)的Latid(大角度傾斜注入技術(shù))集成。
雖然上面描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但對于本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員來說，各個修正或添加是顯而易見的。例如，舌榫即延伸部分不必準確地按所示來成形，僅僅需要提供足夠的電荷，以便施加到襯底層的偏壓首先用來耗盡此電荷，讓N阱電荷被漏區(qū)電壓來耗盡即可。不一定采用硼，可以采用任何適當?shù)腜型電荷來降低P反轉(zhuǎn)/N阱層結(jié)330附近的有效橫向電場。除了給定的偏壓之外，諸如50V的漏區(qū)電壓和-50V的源區(qū)電壓之類的其它偏壓也能夠被采用。
權(quán)利要求
1.一種絕緣體上硅(SOI)器件，它具有SOI區(qū)310、埋置的氧化物區(qū)312、以及P型反轉(zhuǎn)區(qū)318，P型反轉(zhuǎn)區(qū)與埋置的氧化物層形成第一結(jié)，并與SOI層形成第二結(jié)，埋置的氧化物層與SOI層形成第三結(jié)，P型反轉(zhuǎn)區(qū)具有延伸進入第三結(jié)中的舌榫303。
2.權(quán)利要求1的器件，具有源區(qū)309和漏區(qū)314，且其中，舌榫303靠近源區(qū)309甚于靠近漏區(qū)314。
3.權(quán)利要求2的器件，還包含偏置在高于所述源電壓的電壓下的承載器晶片304。
4.權(quán)利要求3的器件，它具有柵區(qū)302，且其中，所述柵區(qū)302和所述源區(qū)309被偏置在低于所述裝載器晶片304的50V或以上。
5.權(quán)利要求2的器件，其中，所述舌榫303包含硼原子。
6.權(quán)利要求5的器件，其中，所述硼原子在每平方厘米3×1012的濃度下被注入。
7.一種絕緣體上硅(SOI)器件，它具有SOI層310、相鄰的埋置氧化物層312、以及反轉(zhuǎn)層，反轉(zhuǎn)層318具有延伸在埋置氧化物層310與SOI層310之間的延伸部分330。
8.權(quán)利要求7的器件，其中，延伸部分的厚度小于1微米。
9.權(quán)利要求7的器件，其中，延伸部分包含P型摻雜。
10.權(quán)利要求9的器件，其中，延伸部分包含硼原子。
11.權(quán)利要求9的器件，還包含源區(qū)309、漏區(qū)314、柵區(qū)302、以及晶片承載器區(qū)304，且電壓源被連接來將所述晶片承載器偏置在低于所述漏區(qū)被偏置的且高于所述源區(qū)被偏置的電壓。
12.權(quán)利要求11的器件，其中，所述漏區(qū)被偏置在高于所述源區(qū)的大約200V的電壓。
13.一種絕緣體上硅(SOI)器件，它包含N阱區(qū)316、埋置的氧化物區(qū)312、P反轉(zhuǎn)區(qū)318，P反轉(zhuǎn)區(qū)318被延伸進入到所述N阱區(qū)316與所述埋置氧化物區(qū)之間的結(jié)中，所述SOI器件具有被偏置在施加到所述器件的源309的偏壓與施加到所述器件的漏314的偏壓之間的電壓的襯底區(qū)304。
14.權(quán)利要求13的器件，其中，延伸進入到結(jié)中的P反轉(zhuǎn)區(qū)部分被摻雜，其電荷量使之被施加到襯底層的偏壓耗盡。
全文摘要
公開了一種絕緣體上硅(SOI)器件，其中，P型摻雜的延伸部分(303)在器件的埋置氧化物層與SOI層之間被注入。此延伸部分的尺寸和形狀使得源(309)能夠被偏置在顯著地低于承載器晶片(304)和漏的電壓，這是現(xiàn)有技術(shù)SOI器件無法恰當?shù)毓ぷ鞯囊环N條件。
文檔編號H01L29/06GK1802753SQ200480016043
公開日2006年7月12日 申請日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月11日
發(fā)明者T·萊塔維克, J·彼得魯澤洛 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司