帶有絕緣埋層的高壓晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種帶有絕緣埋層的高壓晶體管，所述絕緣埋層將襯底分割成器件層和支撐層，所述器件層具有第一導電類型所述高壓晶體管包括：第一柵極，所述器件層中具有一第一溝槽，所述第一溝槽內(nèi)填充第一柵介質(zhì)層，所述第一柵介質(zhì)層的表面進一步具有一第二溝槽，所述第一柵極設(shè)置于所述第二溝槽中；源極和漏極，所述源極和漏極具有第一導電類型，且位于器件層中第一柵介質(zhì)層的兩側(cè)，所述源極進一步設(shè)置在所述器件層表面的一摻雜阱中，所述摻雜阱具有第二導電類型；進一步包括第二柵極，所述摻雜阱的表面覆蓋第二柵介質(zhì)層，所述第二柵極設(shè)置在所述第二柵介質(zhì)層的表面。本發(fā)明的優(yōu)點在于提高了器件的電流驅(qū)動能力，減小導通電阻。
【專利說明】帶有絕緣埋層的高壓晶體管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體器件領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有絕緣埋層的高壓晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002]橫向高壓器件由于漏極、源極、柵極都在芯片表面，易于通過內(nèi)部連接與低壓器件集成，被廣泛用于高壓集成電路或功率集成電路中。但橫向高壓器件的比導通電阻與擊穿電壓存在一個矛盾關(guān)系。由于存在一個較長的漂移區(qū)，器件面積不可能太小，這就阻礙了比導通電阻的進一步縮小。溝槽柵一般用在縱向DMOS器件土，主要的原因在于溝槽柵將溝道電流從器件表面引入體內(nèi)與縱向結(jié)構(gòu)的電流流向一致。這個結(jié)構(gòu)還能提高擊穿電壓值，同時溝槽柵結(jié)構(gòu)能很好的控制溝道長度，減小熱載流子效應(yīng)，減小閾值電壓的漂移，因此這種器件結(jié)構(gòu)能改善飽和區(qū)特性，提高轉(zhuǎn)移特性曲線的線性度，從而提高了器件的可靠性和壽命。將溝槽結(jié)構(gòu)用于橫向高壓器件，可以縮小漂移區(qū)的尺寸，也就是可以在相同器件尺寸下延長耐壓漂移區(qū)，因此可以有效的縮小器件的面積，進而獲得擊穿電壓與比導通電阻的良好折衷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種帶有絕緣埋層的高壓晶體管，可以提高高壓晶體管的電流驅(qū)動能力，減小導通電阻。
[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種帶有絕緣埋層的高壓晶體管，采用帶有絕緣埋層的襯底，所述絕緣埋層將襯底分割成器件層和支撐層，所述器件層具有第一導電類型，所述高壓晶體管包括:第一柵極，所述器件層中具有一第一溝槽，所述第一溝槽內(nèi)填充第一柵介質(zhì)層，所述第一柵介質(zhì)層的表面進一步具有一第二溝槽，所述第一柵極設(shè)置于所述第二溝槽中；源極和漏極，所述源極和漏極具有第一導電類型，且位于器件層中第一柵介質(zhì)層的兩側(cè)，所述源極進一步設(shè)置在所述器件層表面的一摻雜阱中，所述摻雜阱具有第二導電類型；進一步包括第二柵極，所述摻雜阱的表面覆蓋第二柵介質(zhì)層，所述第二柵極設(shè)置在所述第二柵介質(zhì)層的表面。
[0005]可選的，所述器件層中的摻雜濃度分布滿足如下條件:源極下方器件層的摻雜濃度小于第一柵介質(zhì)層下方器件層的摻雜濃度，且第一柵介質(zhì)層下方器件層的摻雜濃度小于漏極下方器件層的摻雜濃度。
[0006]可選的，所述第二柵介質(zhì)層進一步延伸覆蓋至器件層在源極一側(cè)的表面和側(cè)面，且第二柵介質(zhì)層延伸部分的表面亦覆蓋第二柵極。
[0007]可選的，所述器件層的摻雜濃度范圍是IX IO16 CnT3至9X IO17 cnT3。
[0008]可選的，所述漏極下方的器件層中進一步包括一從器件層表面貫穿至絕緣埋層的輔助耗盡層，所述輔助耗盡層與第一柵介質(zhì)層具有一距離，所述輔助耗盡層具有第二導電類型；所述輔助耗盡層的摻雜濃度是范圍是I X IO16 cm_3至9X1017 cm_3。
[0009]可選的，所述第一導電類型為N型，第二導電類型為P型。[0010]可選的，所述第一導電類型為P型，第二導電類型為N型。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點在于，采用了雙柵結(jié)構(gòu)，在第一柵極和第二柵極上同時施加電壓，使摻雜阱的兩個不同表面同時發(fā)生反型，形成兩個導電溝道，將源極和漏極導通，從而實現(xiàn)器件的開關(guān)特性。雙柵結(jié)構(gòu)相對于采用單一柵極來說提高了器件的電流驅(qū)動能力，減小導通電阻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]附圖1所示是本發(fā)明所述帶有絕緣埋層的高壓晶體管的第一【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]附圖2所示是本發(fā)明所述帶有絕緣埋層的高壓晶體管的第二【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的帶有絕緣埋層的高壓晶體管的【具體實施方式】做詳細說明。
[0015]附圖1所示是本發(fā)明所述帶有絕緣埋層的高壓晶體管的第一【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]所述高壓晶體管采用帶有絕緣埋層12的襯底，所述絕緣埋層將襯底分割成器件層11和支撐層13，所述器件層11具有第一導電類型。所述器件層的摻雜濃度范圍是I X IO16cm 3 至 9 X IO17 cm 3。
[0017]所述高壓晶體管包括源極23、漏極24、第一柵極21和第二柵極22。
[0018]所述器件層11中具有一第一溝槽311，所述第一溝槽311內(nèi)填充第一柵介質(zhì)層31，所述第一柵介質(zhì)層31的表面進一步具有一第二溝槽312，所述第一柵極21設(shè)置于所述第二溝槽312中。
[0019]所述源極23和漏極24具有第一導電類型，且位于器件層11中第一柵介質(zhì)層21的兩側(cè)，所述源極23進一步設(shè)置在所述器件層11表面的一摻雜阱40中，所述摻雜阱40具有第二導電類型。本【具體實施方式】中，，所述第一導電類型為N型，第二導電類型為P型。在其它的【具體實施方式】中，亦可是第一導電類型為P型，第二導電類型為N型。源極23和漏極24表面進一步覆蓋源電極231和漏電極241。源電極231和漏電極241的材料例如可以是金屬。
[0020]本【具體實施方式】所示的高壓晶體管進一步包括一第二柵極22，所述摻雜阱40的表面覆蓋第二柵介質(zhì)層32，所述第二柵極22設(shè)置在所述第二柵介質(zhì)層32的表面。
[0021]上述器件是一種雙柵晶體管，器件層11的其它區(qū)域均視為漂移區(qū)。在第一柵極21和第二柵極22上同時施加電壓，使摻雜阱40的兩個不同表面同時發(fā)生反型，形成兩個導電溝道，將源極23和漏極24導通，從而實現(xiàn)器件的開關(guān)特性。雙柵結(jié)構(gòu)相對于單一采用第一柵極21來說提高了器件的電流驅(qū)動能力，減小導通電阻。
[0022]并且，優(yōu)化漂移區(qū)的摻雜濃度還可以進一步提升晶體管的性能。繼續(xù)參考附圖1，可見由器件層11構(gòu)成的漂移區(qū)至少包括源極23下方器件層11構(gòu)成的第一漂移區(qū)51、第一柵介質(zhì)層31下方器件層11構(gòu)成的第二漂移區(qū)52、以及漏極24下方的器件層11構(gòu)成的第三漂移區(qū)53。在本【具體實施方式】中，優(yōu)選第一漂移區(qū)51的摻雜濃度小于第二漂移區(qū)52的摻雜濃度，且第二漂移區(qū)52的摻雜濃度小于第三漂移區(qū)53的摻雜濃度。即漂移區(qū)采用階梯摻雜結(jié)構(gòu)，第一漂移區(qū)51的摻雜濃度最低，可以有效的降低耐壓時器件溝道和漂移區(qū)界面處的電場強度。第二漂移區(qū)52摻雜濃度大于第一漂移區(qū)51，形成濃度梯度，平滑耐壓時漂移區(qū)的電場強度分布。提高第三漂移區(qū)53的摻雜濃度有利于降低漂移區(qū)的總電阻。
[0023]在本【具體實施方式】中，為了進一步提高晶體管的性能，還進一步設(shè)置了具有第二導電類型的輔助耗盡層60。其作用是在晶體管處在耐壓狀態(tài)下輔助耗盡第三漂移區(qū)53，因此第三漂移區(qū)53的摻雜濃度可以很高。所述輔助耗盡層60-的摻雜濃度是范圍是I X IO16cm 3 至 9 X IO17 cm 3。
[0024]附圖2所示是本發(fā)明所述帶有絕緣埋層的高壓晶體管的第二【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。與前一【具體實施方式】不同的是，本【具體實施方式】的第二柵介質(zhì)層32'進一步延伸覆蓋至器件層11在源極23 —側(cè)的表面和側(cè)面，且第二柵介質(zhì)層32'延伸部分的表面亦覆蓋第二柵極22'。延伸部分相當于第二柵極22'的場板結(jié)構(gòu)，至少包括兩個優(yōu)點:一是在耐壓狀態(tài)下可以對第一漂移區(qū)51起到輔助耗盡的作用，并可以在器件導通時對第一漂移區(qū)51的載流子起到積累作用，提高漂移區(qū)載流子濃度；二是第二柵介質(zhì)層32'延伸到絕緣埋層12可以用于高壓器件與低壓器件之間的溝槽隔離，這與目前的典型半導體平面工藝相兼容，易于實現(xiàn)。
[0025]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有絕緣埋層的高壓晶體管，采用帶有絕緣埋層的襯底，所述絕緣埋層將襯底分割成器件層和支撐層，所述器件層具有第一導電類型，所述高壓晶體管包括: 第一柵極，所述器件層中具有一第一溝槽，所述第一溝槽內(nèi)填充第一柵介質(zhì)層，所述第一柵介質(zhì)層的表面進一步具有一第二溝槽，所述第一柵極設(shè)置于所述第二溝槽中； 源極和漏極，所述源極和漏極具有第一導電類型，且位于器件層中第一柵介質(zhì)層的兩側(cè)，所述源極進一步設(shè)置在所述器件層表面的一摻雜阱中，所述摻雜阱具有第二導電類型；其特征在于，進一步包括: 第二柵極，所述摻雜阱的表面覆蓋第二柵介質(zhì)層，所述第二柵極設(shè)置在所述第二柵介質(zhì)層的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有絕緣埋層的高壓晶體管，其特征在于，所述器件層中的摻雜濃度分布滿足如下條件:源極下方器件層的摻雜濃度小于第一柵介質(zhì)層下方器件層的摻雜濃度，且第一柵介質(zhì)層下方器件層的摻雜濃度小于漏極下方器件層的摻雜濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有絕緣埋層的高壓晶體管，其特征在于，所述第二柵介質(zhì)層進一步延伸覆蓋至器件層在源極一側(cè)的表面和側(cè)面，且第二柵介質(zhì)層延伸部分的表面亦覆蓋第二柵極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有絕緣埋層的高壓晶體管，其特征在于，所述器件層的摻雜濃度范圍是IXlO16 cm_3至9X1017 CnT3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有絕緣埋層的高壓晶體管，其特征在于，所述漏極下方的器件層中進一步包括一從器件層表面貫穿至絕緣埋層的輔助耗盡層，所述輔助耗盡層與第一柵介質(zhì)層具有一距離，所述輔助耗盡層具有第二導電類型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有絕緣埋層的高壓晶體管，其特征在于，所述輔助耗盡層的摻雜濃度是范圍是IXlO16 cm_3至9X1017 cm'
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有絕緣埋層的高壓晶體管，其特征在于，所述第一導電類型為N型，第二導電類型為P型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有絕緣埋層的高壓晶體管，其特征在于，所述第一導電類型為P型，第二導電類型為N型。
【文檔編號】H01L29/772GK103762232SQ201310748915
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】魏星, 徐大偉, 狄增峰, 方子韋 申請人:上海新傲科技股份有限公司