[发明专利]具有超结结构的横向功率器件及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有超结结构的横向功率器件及制作方法，特别涉及一种抑制衬底辅助耗尽效应的超结横向功率器件及制作方法，属于微电子与固体电子学技术领域。

背景技术

功率集成电路有时也称高压集成电路，是现代电子学的重要分支，可为各种功率变换和能源处理装置提供高速、高集成度、低功耗和抗辐照的新型电路，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、航天等诸多重要领域。其应用范围的迅速扩大，对其核心部分的高压器件也提出了更高的要求。

对功率器件MOSFET而言，在保证击穿电压的前提下，必须尽可能地降低器件的导通电阻来提高器件性能。但击穿电压和导通电阻之间存在一种近似平方关系，形成所谓的“硅限”。为了解决这一矛盾，前人提出了基于三维降低表面场（RESURF）技术的漂移区由P、N柱相间构成的超结结构用于优化高压器件的漂移区电场分布。该结构在保持导通电阻不变的前提下，提高击穿电压，打破传统功率MOS器件理论的极限。超结结构最初应用于垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管（VDMOS），后来扩展到横向双扩散金属氧化物半导体场效应管（LDMOS）。横向结构更有利于新一代的高密度功率集成应用，是当代功率器件研究的热点。

一种现有的超结结构的横向功率器件如图1所示，包括支撑衬底100、绝缘埋层110和有源层120。有源层120包括栅区121、源区122、漏区123以及漂移区，漂移区包括以横向交替接触方式设置的具有第一导电类型的掺杂区124和具有第二导电类型的掺杂区125。

参考附图1，现有超结结构的横向功率器件的工作原理是，根据电荷补偿理论，当漂移区施加电压达到一定值时，漂移区可达到完全耗尽，电场分布更加均匀，提高了器件的抗击穿能力。在保证击穿电压不变的前提下，可以大幅提高漂移区的掺杂浓度，减小导通电阻。超结结构的提出打破了传统功率MOSFET器件的“硅极限” 。

上述超结结构用于横向器件的缺点在于衬底参与超结柱区的耗尽导致衬底辅助耗尽效应。衬底辅助耗尽效应是指横向的超结由于受到纵向电场的影响，p、n柱区之间的电荷平衡被打破，使超结中对称的p、n柱区不能同时被完全耗尽，而且耗尽层的宽度在器件的漏端到源端方向的不同位置不等，这就带来了漂移区电场分布不均的问题，需要对器件制作工艺和结构进行优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有超结结构的横向功率器件及制作方法，用以抑制超结结构用于横向功率器件所形成的衬底辅助耗尽效应。

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有超结结构的横向功率器件，包括具有第一导电类型的支撑衬底、位于所述支撑衬底表面的锗硅层、位于所述锗硅层表面的绝缘埋层和位于所述绝缘埋层表面的有源层；所述有源层包括栅区、分别位于所述栅区两侧的源区和漏区以及位于所述栅区和所述漏区之间的漂移区；所述源区和所述漏区均具有第二导电类型；所述漂移区包括以横向交替接触方式设置的多个具有第一导电类型的掺杂区和多个具有第二导电类型的掺杂区。

可选地，所述有源层还包括阱区，所述阱区位于所述栅区之下，所述阱区具有第一导电类型。

可选地，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。

可选地，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。

本发明还提供了一种具有超结结构的横向功率器件的制作方法，包括如下步骤：提供一带有绝缘埋层的硅衬底；在所述硅衬底表面注入锗离子；所述锗硅层和另一硅片键合；在所述硅衬底表面形成有源层。

可选地，在所述硅衬底表面注入锗离子后进行退火。

可选地，在所述硅衬底表面形成有源层还包括在拟形成栅区和拟形成漏区之间的区域形成漂移区；采用离子注入的方式在所述漂移区内形成交替接触多个具有第一导电类型的掺杂区和具有第二导电类型的掺杂区。

本发明的优点在于，在传统的带有绝缘埋层的超结横向功率器件的基础上，在绝缘埋层下表面的衬底上注入一层锗，形成锗硅（SiGe）层，由于硅和SiGe之间能带的差别，绝缘埋层下方的SiGe层将束缚一层空穴，这层空穴层的存在将极大的抑制衬底辅助耗尽效应，避免漂移区电荷失衡，引起提前击穿。

附图说明

附图1是一种现有的超结结构的横向功率器件的示意图；

附图2示出根据具体实施方式的具有超结结构的横向功率器件的示意图；

附图3示出根据具体实施方式的具有超结结构的横向功率器件的原理示意图；