[发明专利]用于横向高压器件和智能功率集成电路的厚膜SOI材料

摘要

本发明涉及一种用于横向高压器件和智能功率集成电路的厚膜SOI材料。本发明依次包括半导体衬底、薄隐埋氧化层、P型硅隐埋层和N型顶层硅膜。半导体衬底和N型顶层硅膜中的杂质为均匀分布；半导体衬底厚度为100～300μm，掺杂硼浓度为1013～1015cm-3；N型顶层硅膜厚度为2～70μm，掺杂磷浓度为5×1014～2×1016cm-3；薄隐埋氧化层是厚度为50～300nm的二氧化硅；P型硅隐埋层材料为硅，厚度为22～145μm，掺杂杂质元素包括铝、镓、硼，每种掺杂杂质的掺杂浓度在水平方向上均匀分布、在竖直方向变化。本发明在表面终端技术、漂移区长度优化等方面具有显著提高，有利于节能降耗、保护环境。

主权项

用于横向高压器件和智能功率集成电路的厚膜SOI材料，依次包括半导体衬底、薄隐埋氧化层、P型硅隐埋层和N型顶层硅膜；薄隐埋氧化层将半导体衬底与P型硅隐埋层完全隔离，P型硅隐埋层的上表面被N型顶层硅膜完全覆盖，其特征在于：所述的半导体衬底和N型顶层硅膜中的杂质为均匀分布；其中，半导体衬底的材料为硅，厚度为100～300μm，掺杂杂质元素为硼、掺杂浓度为1013～1015cm-3；所述的N型顶层硅膜的厚度为2～70μm，掺杂杂质元素为磷、掺杂浓度为5×1014～2×1016cm-3；所述的薄隐埋氧化层的厚度为50～300nm，材料为二氧化硅；所述的P型硅隐埋层的材料为硅，厚度为22～145μm，掺杂杂质元素包括铝、镓、硼，铝掺杂浓度为1014～2×1016cm-3、镓掺杂浓度为1016～1018cm-3、硼掺杂浓度为1019～1021cm-3；每种掺杂杂质的掺杂浓度在水平方向上均匀分布、在竖直方向上按照如下函数变化：铝的杂质浓度沿y方向的分布函数NAl(y′，t′)为： N Al ( y ′ , t ′ ) = N al 2 erfc ( y ′ - Δ y ′ 2 D Al t 0 ) exp ( - ( Δy ′ ) 2 4 D Al ( t ′ - t 0 ) ) 其中y′为掺杂铝的纵坐标位置、t′为铝的总扩散时间、Nal为铝在硅中的固溶度、DAl为铝在硅中的扩散系数、t0为铝的无限表面杂质源扩散时间、erfc()为余误差函数、Δy′为铝在Δt′时间内的纵坐标位置变化量，Δt′＝t′-t0为铝的限定初始杂质源分布的扩散再分布时间；镓的杂质浓度沿y方向的分布函数NGa(y″，t″)为： N Ga ( y ′ ′ , t ′ ′ ) = N ga 2 erfc ( y ′ ′ - Δ y ′ ′ 2 D Ga t 1 ) exp ( - ( Δy ′ ′ ) 2 4 D Ga ( t ′ ′ - t 1 ) ) 其中y″为掺杂镓的纵坐标位置、t″为镓的总扩散时间、Nga为镓在硅中的固溶度、DGa为镓在硅中的扩散系数、t1为镓的无限表面杂质源扩散时间、Δy″为镓在Δt″时间内的纵坐标位置变化量，Δt″＝t′-t1为镓的限定初始杂质源分布的扩散再分布时间；硼的杂质浓度沿y方向的分布函数NB(y′″，t′″)为： N B ( y ′ ′ ′ , t ′ ′ ′ ) = N b 2 erfc ( y ′ ′ ′ 2 D B t ′ ′ ′ ) 其中y′″为掺杂硼的纵坐标位置、t′″为硼的总扩散时间、Nb为硼在硅中的固溶度、DB为硼在硅中的扩散系数。