專利名稱：碲基復合薄膜作為soi材料的應用及其功率器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及碲基復合薄膜作為SOI器件絕緣層的應用，屬于半導體高頻、大功率器件技術領域，它特別涉及SOI (Semiconductor On hsulator)功率器件技術領域。
背景技術：
SOI材料是新型硅基集成電路材料的簡稱。這類材料是為了適應航空航天電子、導彈等武器系統(tǒng)的控制和衛(wèi)星電子系統(tǒng)的需求而發(fā)展起來的。SOI材料具有以下突出優(yōu)點 1、低功耗；2、低開啟電壓；3、高速；4、提高集成度；5、與現(xiàn)有集成電路完全兼容且減少工藝程序；6、耐高溫；7、抗輻照從而減少軟件誤差。這些優(yōu)點使得SOI技術在絕大多數(shù)硅基集成電路方面具有極其廣泛的應用背景，從而受到世界各大集成電路制造商和各國政府的高度重視，被國際上公認為“21世紀的硅基集成電路技術”。國際上公認，SOI是21世紀的微電子新技術之一和新一代的硅基材料，無論在低壓、低功耗電路、耐高溫電路、微機械傳感器、 光電集成等方面，都具有重要應用。IBM報道了在不改變設計和工藝水平的情況下，通過采用SOI材料，可使采用同樣工藝的CMOS電路的速度提高25%，利用SOI材料制作的CPU芯片速度由采用體硅工藝時的400MHz提高到500MHz。它是集成電路進入亞微米和深亞微米級后能突破體硅材料和硅集成電路限制的新型集成電路技術。隨著電子產(chǎn)品的發(fā)展，SOI也將成為0. 1 μ m左右低壓低功耗集成電路的主流技術。如圖1所示，是SOI器件基本結(jié)構(gòu)圖。SOI器件中的絕緣層(主要由硅的氧化層構(gòu)成)材料研究是目前國內(nèi)外SOI器件研究的重點，SOI是在硅材料與硅集成電路巨大成功的基礎上出現(xiàn)的，有獨特優(yōu)勢，能突破硅材料與硅集成電路限制的新技術。改進SOI制備技術，提高SOI材料質(zhì)量已成為國際著名半導體公司的戰(zhàn)略重點?，F(xiàn)有技術中，碲基復合薄膜僅作為光學材料已有深入的研究，如CN101838112A公開的“三階非線性光學性碲基復合薄膜及其制備方法”，但是，還沒有開發(fā)其他應用領域。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于解決SOI材料直接采用SiA作為絕緣層，但會出現(xiàn)氧化不完全，影響絕緣層隔離效果等問題。隨著碲基復合薄膜的制備及其電學特性實驗的完成，研究發(fā)現(xiàn)碲基復合薄膜具有優(yōu)良的絕緣特性并開拓其應用領域， 而提供碲基復合薄膜作為SOI器件絕緣材料的應用發(fā)明。進一步，還提供一種含碲基復合薄膜的SOI器件。本發(fā)明采用的技術方案如下碲基復合薄膜作為SOI材料的應用，所述碲基復合薄膜為含Sih顆粒之間嵌有TeA和/或Te形成Te/TeA — SiO2的復合薄膜結(jié)構(gòu)。一種SOI功率器件，主要由襯底、絕緣層、P型硅、電極和金屬電極構(gòu)成；其特征在于，采用碲基復合薄膜作為絕緣層的SOI P-N結(jié)結(jié)構(gòu)進一步，所述SOI功率器件有源區(qū)位于絕緣層上的硅膜內(nèi)，完整的介質(zhì)隔離避免體硅器件中存在的大部分寄生效應。相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下有益效果
碲基復合薄膜作為SOI材料的應用，由于直接采用碲基復合材料，因此可以保證材料的氧化效果，其綜合特性優(yōu)于直接氧化體形硅后作為絕緣層的效果。鍍膜厚度可以精確控制，且鍍膜均勻。通過實驗研究證明碲基復合薄膜具有高電阻特性、相對介電常數(shù)較小、大禁帶寬度、高臨界擊穿電場、高電子遷移率等特點，成為SOI器件制備的理想絕緣材料。將碲基復合薄膜應用于SOI器件中，制備以碲基復合薄膜作為硅絕緣層的SOI結(jié)構(gòu)的肖特基二極管器件，使得它的導通電壓高于常規(guī)二極管0. 7V，適合作為功率器件使用， 并且具有更寬的導通電壓和導通電流，抗電流沖擊能力強。


圖1是常規(guī)SOI器件結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明SOI器件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式碲基復合薄膜作為SOI器件絕緣層的應用，所述碲基復合薄膜為含SiA顆粒之間嵌有TeA和/或1Te形成Te/TeA — SiO2的復合薄膜結(jié)構(gòu)(其制備方法參考CN101838112A)。 通過實驗研究碲基復合薄膜的電阻率達到1200 Ω · m、相對介電常數(shù)為小于3. 9、禁帶寬度為3. 4eV以上，證明碲基復合薄膜的具有高電阻特性、相對介電常數(shù)較小、大禁帶寬度、高臨界擊穿電場、高電子遷移率等特點成為SOI器件制備的理想絕緣材料。將碲基復合薄膜應用于SOI器件中，制備以碲基復合薄膜作為硅絕緣層的SOI結(jié)構(gòu)的肖特基二極管器件。如圖2所示，SOI功率器件，包括通常功率器件的所有結(jié)構(gòu)組成部分，主要由襯底、絕緣層、P型硅、電極和金屬電極構(gòu)成；其中，采用碲基復合薄膜作為絕緣層的SOI P-N結(jié)結(jié)構(gòu)，即采用碲基復合薄膜作為絕緣層的SOI PN結(jié)二極管。所述SOI功率器件有源區(qū)位于絕緣層上的硅膜內(nèi)，完整的介質(zhì)隔離可避免體硅器件中存在的大部分寄生效應，因此SOI材料器件與體硅相比具有亞閾值斜率較陡；跨導和電流驅(qū)動能力較高 ’易于形成淺結(jié)和全介質(zhì)隔離；優(yōu)良的抗輻照效應、抗單粒子效應和抗短溝道效應；無閂鎖效應；源、漏寄生電容?。坏碗妷?、低功耗等特性。這些特性決定所述SOI功率器件將是研發(fā)高速、低功耗、高可靠性及高集成度的深亞微米超大規(guī)模集成電路和超高速集成電路的重要技術。最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制技術方案，盡管申請人參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍， 均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.碲基復合薄膜作為SOI材料的應用。
2.根據(jù)權利要求1所述碲基復合薄膜作為SOI材料的應用，所述碲基復合薄膜為含 SiO2顆粒之間嵌有TeA和/或Te形成Te/Te& — SiO2的復合薄膜結(jié)構(gòu)。
3.—種SOI功率器件，主要由襯底、絕緣層、P型硅、電極和金屬電極構(gòu)成；其特征在于， 采用碲基復合薄膜作為絕緣層的SOI P-N結(jié)結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權利要求3所述的SOI功率器件，其特征在于，所述SOI功率器件有源區(qū)位于絕緣層上的硅膜內(nèi)，完整的介質(zhì)隔離避免體硅器件中存在的大部分寄生效應。
全文摘要
本發(fā)明公開碲基復合薄膜作為SOI材料的應用，所述碲基復合薄膜為含SiO2顆粒之間嵌有TeO2和/或Te形成Te/TeO2－SiO2的復合薄膜結(jié)構(gòu)。將碲基復合薄膜應用于SOI器件中，制備以碲基復合薄膜作為硅絕緣層的SOI結(jié)構(gòu)的肖特基二極管器件。通過實驗研究證明所述碲基復合薄膜具有高電阻特性、相對介電常數(shù)較小、大禁帶寬度、高臨界擊穿電場、高電子遷移率等特點,成為SOI器件制備的理想絕緣材料。本發(fā)明解決SOI材料絕緣層的問題，以及開拓碲基復合薄膜的應用領域。
文檔編號H01L29/06GK102522365SQ201210008820
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權日2012年1月12日
發(fā)明者甘平, 辜敏, 鮮曉東 申請人:重慶大學