CN101533854A - 具有渐变体连接的soi ldmos晶体管 - Google Patents
具有渐变体连接的soi ldmos晶体管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101533854A CN101533854A CN200910071882A CN200910071882A CN101533854A CN 101533854 A CN101533854 A CN 101533854A CN 200910071882 A CN200910071882 A CN 200910071882A CN 200910071882 A CN200910071882 A CN 200910071882A CN 101533854 A CN101533854 A CN 101533854A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soi
- region
- transistor
- graded
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 abstract description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
本发明提供的是一种具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管。包括源区(40)、体区(30)、漂移区(20)、漏区(50)、源电极(400)、漏电极(500)、栅电极(60)，埋置介质层(70)具有使SOI层与衬底半导体10相连接的渐变宽度的窗口(800、810和820)。本发明所述的具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管，可通过优化设计埋置介质层渐变宽度的窗口宽度，使得SOI层(有源区)与衬底半导体相连接，碰撞电离产生的空穴可由衬底流出。同时，可使器件区产生的焦耳热有效地流向衬底的热沉。不仅能减小自加热效应，还可抑制浮体效应。
Description
(一)技术领域
本发明涉及的是一种晶体管，具体地说是一种绝缘体上硅(SOI)横向扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(LDMOSFET)，特别是一种具有渐变体连接的SOILDMOS晶体管。
(二)背景技术
以SOI横向高压器件为基础的SOI高压集成电路作为智能功率集成电路领域的一个新兴分支，近年来得到了迅速发展。它集SOI技术、微电子技术和功率电子技术于一体，为各种功率变换和能源处理装置提供了高速、高集成度、低功耗和抗辐照的新型开关电路，在工业自动化、武器装备、航空航天、电力电子和其它高新技术产业有着极为广泛的应用前景。SOI LDMOS晶体管具有高速、低功耗、高集成度、强抗辐照能力极小的寄生效应以及良好的隔离等特点，是极具应用前景的功率器件，尤其适合应用于无线通讯领域中的射频放大器或者微功耗集成电路。
SOILDMOS晶体管的漏-源电容是决定器件频率特性的关键因素。同时为提高器件的耐压能力，如图1所示的SOILDMOS结构被提出。由于器件埋氧层的热传导率远远低于硅，器件散热较为缓慢，导致器件的自热现象较体硅严重。过高的温度会降低载流子的迁移率，导致器件性能退化，同时也严重地影响了器件的可靠性。解决器件中自热效应的最简单和最经济的方法是采用图形化材料，即埋氧层是不连续分布的，器件的有源区与衬底相连接。如Malhi提出在源区和沟道区形成埋氧层的局部SOI结构(Patent No.US5,554,546)。杨文伟等提出一种在远端远离沟道区的下方无埋氧的局部SOI LDMOS器件(专利公开号CN100342549C)。而这些结构不能使器件同时满足降低漏-源电容和提高散热能力的要求，局部SOI结构对器件的性能改善没能得到充分发挥。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种可在不牺牲器件耐压的前提下，同时兼顾降低漏-源电容和提高散热能力要求的具有渐变体连接的SOILDMOS晶体管。
本发明的目的是这样实现的：
一种具有渐变体连接的SOILDMOS晶体管，包括源区40、体区30、漂移区20、漏区50、源电极400、漏电极500、栅电极60，埋置介质层70具有使由源区40、体区30、漂移区20和漏区50组成的SOI层与衬底半导体10相连接的渐变宽度的窗口800、810和820。
本发明还可以包括：
1、所述的埋置介质层为SiO2或Al2O3绝缘介质层。
2、所述的渐变宽度的窗口800、810和820的窗口宽度关系为W800<W810<W820。
上述的渐变宽度的窗口兼顾器件工作时的电场分布和温度分布来确定。
本发明通过改变埋置介质层窗口宽度，可在不牺牲器件耐压的前提下，同时兼顾降低漏-源电容和提高散热能力的要求。本发明与常规SOI LDMOS晶体管工艺兼容，具有很强的可实施性。
本发明所述的具有渐变体连接的SOILDMOS晶体管，可通过优化设计埋置介质层渐变宽度的窗口宽度，使得SOI层(有源区)与衬底半导体相连接，碰撞电离产生的空穴可由衬底流出。同时，可使器件区产生的焦耳热有效地流向衬底的热沉。不仅能减小自加热效应，还可抑制浮体效应。
(四)附图说明
图1本发明所述的SOILDMOS晶体管剖面结构示意图；
图2一种阶梯埋氧SOILDMOS晶体管剖面结构示意图；
图3一种均匀体连接SOILDMOS晶体管剖面结构示意图；
图4本发明所述的与已有SOILDMOS晶体管的仿真击穿特性比较；
图5本发明所述的与已有SOILDMOS晶体管的仿真温度特性比较。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1，本发明的SOILDMOS晶体管包括N+源区40、P体区30、N-漂移区20、N+漏区50、铝金属源电极400、铝金属漏电极500、多晶硅栅电极60。埋置SiO2层70具有渐变宽度的窗口800、810、820使得SOI层(有源区)与硅衬底1相连接，根据器件工作时的电场分布和温度分布，确定窗口宽度关系为W800<W810<W820。图2是一种阶梯埋氧SOILDMOS晶体管剖面结构示意图，图3是一种均匀体连接SOI LDMOS晶体管剖面结构示意图，各区定义与图1相同。图4和图5是本发明所述的SOI LDMOS晶体管与已有的SOI LDMOS晶体管的仿真击穿特性和温度特性比较。仿真结果表明：本发明所述的SOI LDMOS晶体管在牺牲较小的耐压情况下，大大改善了SOI LDMOS器件的自加热效应。
上述为本发明特举之实施例，并非用以限定本发明。本发明提供的渐变体连接结构同样适用于SOI高压二极管、SOI LIGBT、SOI晶闸管和SOI JFET等横向功率SOI器件以及它们的变体。在不脱离本发明的实质和范围内，可做些许的调整和优化，本发明的保护范围以权利要求为准。
Claims (3)
1、一种具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管，包括源区(40)、体区(30)、漂移区(20)、漏区(50)、源电极(400)、漏电极(500)、栅电极(60)，其特征是：埋置介质层(70)具有使SOI层与衬底半导体(10)相连接的渐变宽度的窗口(800、810和820)。
2、根据权利要求1所述的具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管，其特征是：所述的埋置介质层为SiO2或Al2O3绝缘介质层。
3、根据权利要求1或2所述的具有渐变体连接的SOI LDMOS晶体管，其特征是：所述的渐变宽度的窗口(800、810和820)的窗口宽度关系为W800<W810<W820。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910071882XA CN101533854B (zh) | 2009-04-23 | 2009-04-23 | 具有渐变体连接的soi ldmos晶体管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910071882XA CN101533854B (zh) | 2009-04-23 | 2009-04-23 | 具有渐变体连接的soi ldmos晶体管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101533854A true CN101533854A (zh) | 2009-09-16 |
| CN101533854B CN101533854B (zh) | 2011-11-16 |
Family
ID=41104340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910071882XA Expired - Fee Related CN101533854B (zh) | 2009-04-23 | 2009-04-23 | 具有渐变体连接的soi ldmos晶体管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101533854B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101916784A (zh) * | 2010-08-13 | 2010-12-15 | 四川长虹电器股份有限公司 | Soi变埋氧层厚度器件及其制备方法 |
| CN102306659A (zh) * | 2011-09-08 | 2012-01-04 | 浙江大学 | 一种基于体电场调制的ldmos器件 |
| CN102315271A (zh) * | 2010-07-07 | 2012-01-11 | 中国科学院微电子研究所 | 半导体器件及其制作方法 |
| CN102751316A (zh) * | 2012-07-31 | 2012-10-24 | 电子科技大学 | 一种横向soi功率器件 |
| CN106298475A (zh) * | 2015-06-03 | 2017-01-04 | 北大方正集团有限公司 | 减小半导体衬底上扩的方法 |
| CN112436051A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-03-02 | 西安电子科技大学 | 一种具有对称阶梯氧埋层的4H-SiC金属半导体场效应晶体管 |
| CN119069359A (zh) * | 2024-11-05 | 2024-12-03 | 浙江创芯集成电路有限公司 | 半导体结构及其形成方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101179097A (zh) * | 2007-11-30 | 2008-05-14 | 电子科技大学 | Soi高压器件 |
-
2009
- 2009-04-23 CN CN200910071882XA patent/CN101533854B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102315271A (zh) * | 2010-07-07 | 2012-01-11 | 中国科学院微电子研究所 | 半导体器件及其制作方法 |
| CN102315271B (zh) * | 2010-07-07 | 2013-04-24 | 中国科学院微电子研究所 | 半导体器件及其制作方法 |
| CN101916784A (zh) * | 2010-08-13 | 2010-12-15 | 四川长虹电器股份有限公司 | Soi变埋氧层厚度器件及其制备方法 |
| CN102306659A (zh) * | 2011-09-08 | 2012-01-04 | 浙江大学 | 一种基于体电场调制的ldmos器件 |
| CN102306659B (zh) * | 2011-09-08 | 2013-06-19 | 浙江大学 | 一种基于体电场调制的ldmos器件 |
| CN102751316A (zh) * | 2012-07-31 | 2012-10-24 | 电子科技大学 | 一种横向soi功率器件 |
| CN106298475A (zh) * | 2015-06-03 | 2017-01-04 | 北大方正集团有限公司 | 减小半导体衬底上扩的方法 |
| CN106298475B (zh) * | 2015-06-03 | 2020-07-14 | 北大方正集团有限公司 | 减小半导体衬底上扩的方法 |
| CN112436051A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-03-02 | 西安电子科技大学 | 一种具有对称阶梯氧埋层的4H-SiC金属半导体场效应晶体管 |
| CN119069359A (zh) * | 2024-11-05 | 2024-12-03 | 浙江创芯集成电路有限公司 | 半导体结构及其形成方法 |
| CN119069359B (zh) * | 2024-11-05 | 2025-03-25 | 浙江创芯集成电路有限公司 | 半导体结构及其形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101533854B (zh) | 2011-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101533854A (zh) | 具有渐变体连接的soi ldmos晶体管 | |
| Mahabadi et al. | A novel partial SOI LDMOSFET with periodic buried oxide for breakdown voltage and self heating effect enhancement | |
| Aminbeidokhti et al. | High-voltage and RF performance of SOI MESFET using controlled electric field distribution | |
| Saitoh et al. | Switching performance of V-groove trench gate SiC MOSFETs with grounded buried p+ regions | |
| CN103094350B (zh) | 一种高压ldmos器件 | |
| CN106876455A (zh) | 一种低关断损耗双槽栅soi‑ligbt器件结构 | |
| US20110079848A1 (en) | Semiconductor device with dummy gate electrode and corresponding integrated circuit and manufacturing method | |
| CN100399581C (zh) | 射频dmos功率器件 | |
| CN101477993A (zh) | 基于自隔离技术的介质场增强soi耐压结构 | |
| CN104157692B (zh) | 克服短沟道效应提升频率的局部soi ldmos器件 | |
| Li et al. | A novel SOI LDMOS with substrate field plate and variable-k dielectric buried layer | |
| CN106992208B (zh) | 一种薄硅层soi基横向绝缘栅双极型晶体管及其制造方法 | |
| CN103762229B (zh) | 具有复合栅介质的横向功率器件 | |
| CN103489917B (zh) | 一种高雪崩耐量能力的纵向双扩散金属氧化物半导体结构 | |
| Roig et al. | Reduction of self-heating effect on SOIM devices | |
| CN103681819B (zh) | 一种沟槽型的绝缘栅双极性晶体管及其制备方法 | |
| CN103280455B (zh) | 横向扩散型低导通电阻mos器件 | |
| CN102479817A (zh) | 一种垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管结构 | |
| CN103762237A (zh) | 具有场板结构的横向功率器件 | |
| CN117059667A (zh) | 一种双沟道soi-ldmos晶体管 | |
| Yi et al. | A 600-V super-junction pLDMOS utilizing electron current to enhance current capability | |
| CN108666365A (zh) | 一种带有双栅的变k槽型ldmos | |
| CN111933687A (zh) | 具有高安全工作区的横向功率器件 | |
| CN105932062B (zh) | 一种具有埋氧场板的soi ldmos器件 | |
| CN111261697A (zh) | 3300V的4H-SiC MOSFET设计方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20111116 Termination date: 20170423 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |