[发明专利]一种基于柔性衬底的SOI基LDMOS器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种基于柔性衬底的SOI基LDMOS器件及其制作方法，旨在进一步优化击穿电压与比导通电阻的矛盾关系从而优化器件性能，并可应用于柔性电子系统。该器件通过将性能较优异的功率器件SOI LDMOS与柔性衬底结合，采用带有SOI基的P型硅衬底材料，在SOI基上的外延层通过掺杂形成漂移区和基区；在基区左端刻蚀并积淀表面电极，该表面电极从器件表面沿纵向依次穿过基区、SOI基，深入到P型硅层上部；在漂移区中间区域表面形成以介质材料填平的氧化槽。本发明将功率器件SOI LDMOS与柔性衬底结合，不仅实现了传统无机半导体功率器件与柔性电子领域新的突破与创新，还能弥补柔性有机材料电子性能较差的缺陷。

技术领域

本发明涉及柔性电子系统领域，具体涉及一种基于柔性衬底的SOI(Silicon-On-Insulator)基横向双扩散金属氧化物半导体场效应管及其制作方法。

背景技术

传统无机半导体中可以作为开关功率器件应用于集成电路中的器件之一有SOI(Silicon-On-Insulator)基横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Lateral Double-diffused MOSFET，简称LDMOS)，该功率器件具有速度快、集成度高、功耗小等优点，能够应用于高频高压集成电路中。

随着传统无机半导体行业的迅猛发展，其材料、器件和工艺也随之高速发展。其中，无机材料的电子性能的发展逐渐接近极限，继续提高性能、减小尺寸、降低成本等都变得比较困难；并且单位面积上基于无机半导体材料的器件数量不可能按照摩尔定律无限增长，小尺寸下器件性能将面临诸多问题，如量子隧穿效应引起的电流泄露等；同时，无机半导体材料来源有限，工艺复杂，成本较高。

近年来，工艺简单、成本低的柔性有机半导体材料及其器件开始被发现并逐渐成为新的研究热点。有机材料及其器件可以实现硅等无机半导体的信息显示、传感、存储、光电转换等功能，不但可以对无机半导体器件起到补充及扩展作用，在未来的柔性电子系统的发展中也将有无限的潜力。就目前工业发展来看，柔性电子材料及其器件的主要发展方向不是高度集成，而是在简单电路中取代无机晶体管，从而在柔性电子系统中实现潜在的应用价值。因此，目前柔性电子系统领域关于开关功率器件、集成电路等领域的研究还比较空白。

柔性有机半导体材料的数量及其功能可以通过化学合成与修饰等手段获得，也比较容易满足不同的功能需求；并且有机材料及其器件的工艺都相对简单，成本较低。目前，关于柔性材料性能发展已经有很大突破，比如基于刚性衬底的有机材料迁移率已经能破百；但是，有机材料在基于表面粗糙度较高的柔性衬底时迁移率还比较低。

发明内容

本发明的目的是提出一种新的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，进一步优化击穿电压与比导通电阻的矛盾关系从而优化器件性能，并可应用于柔性电子系统。

本发明的技术方案如下：

一种基于柔性衬底的SOI基横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括：

柔性材料的衬底；

位于衬底表面的P型硅层；

位于P型硅层表面的SOI基；

在SOI基上的外延层形成的基区和漂移区，分别相对处于左、右两侧；

在基区上部形成的源区，由P⁺区和N⁺区构成，所述P⁺区和N⁺区分别相对处于左、右两侧；

位于源区表面中间位置的源电极；

位于P⁺区左侧的表面电极，其从器件表面沿纵向依次穿过基区、SOI基，深入到P型硅层上部；表面电极与源电极共接；

位于N⁺区右侧的基区表面的栅氧化层以及栅电极；