[发明专利]具有表面反型固定界面电荷的功率器件

说明书

本发明提供一种具有表面反型固定界面电荷的功率器件，该功率器件包括场氧层和有源层，场氧层位于有源层之上；场氧层内还设有变掺杂的固定界面电荷区；固定电荷区的电荷极性与有源层离子所属的极性相反；固定界面电荷区位于场氧层的下部，并与场氧层的下表面即场氧层和有源层的交界面相接触。反型固定界面电荷之间相互作用，在场氧层中形成连续尖峰电场，该尖峰电场改善了有源层的电场分布，从而有效提高器件的击穿电压。同时，由于漂移区离子部分电力线终止于反型固定界面电荷，有源层优化掺杂浓度提高，导通电阻下降。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，具体涉及一种具有表面反型固定界面电荷的功率器件。

背景技术

当代功率集成电路被广泛应用于电力控制系统、汽车电子、显示器件驱动、通信和照明等日常消费领域以及国防和航天等诸多重要领域，随着其应用领域的不断扩大，对其核心部分高压功率半导体器件的要求也越来越高。

在横向高压功率器件的设计过程中,必须综合考虑击穿电压、导通电阻、工艺复杂度以及可靠性等因素的相互影响,使其达到一个较为合理的折中。通常某一方面性能的提高往往会导致其它方面性能的下降,击穿电压和导通电阻即存在着这样的矛盾关系。如何在提高击穿电压的同时能够保持导通电阻减小或者不变成为相关领域广大研究者追求的目标。

发明内容

本发明提供一种具有表面反型固定界面电荷的功率器件，其能够改善电场分布,提高功率半导体器件的耐压特性，降低导通电阻。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

具有表面反型固定界面电荷的功率器件，该功率器件包括场氧层和有源层，场氧层位于有源层之上；场氧层内还设有变掺杂的固定界面电荷区；固定电荷区的电荷极性与有源层离子所属的极性相反；固定界面电荷区位于场氧层的下部，并与场氧层的下表面即场氧层和有源层的交界面相接触。

上述方案中，固定界面电荷区在横向延伸方向上呈连续设置或呈间断设置。

上述方案中，固定界面电荷区为横向变掺杂的固定界面电荷区。

上述方案中，固定界面电荷区的面电荷密度在横向方向上逐渐变化。

上述方案中，有源层的材质为Si、SiC、GaAs、SiGe或GaN。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

1、反型固定界面电荷之间相互作用，将有源层的电场线拉高，并且在面电荷密度突变处引入新的电场峰值，降低最大电场峰值的同时提高了器件的横向耐压。

2、由于场氧层中反型固定界面电荷的存在，漂移区部分离子与反型固定界面电荷相互作用，所以相对于常规器件，具有表面反型固定界面电荷的功率器件的有源层优化掺杂浓度需要提高，器件的导通电阻下降。

附图说明

图1为常规SOI型P-LDMOS功率器件结构示意图。

图2为一种具有表面反型固定界面电荷的功率器件(SOI型P-LDMOS功率器件)的结构示意图。

图3为常规SOI型P-LDMOS功率器件与具有表面反型固定界面电荷的SOI型P-LDMOS功率器件结构的击穿特性对比图。

图4为常规SOI型P-LDMOS功率器件与具有表面反型固定界面电荷的SOI型P-LDMOS功率器件的表面电场分布对比图。

图5为另一种具有表面反型固定界面电荷的功率器件(二极管功率器件)的结构示意图。

图中标号：1、衬底；2、介质埋层；3、有源层；4、场氧层；5、源电极；6、栅电极；7、漏电极；8、沟道；9、接触区；10、源区；11、漏区；12、固定界面电荷区；13、阳极区；14、阴极区；15、阳极；16、阴极。