一种半绝缘键合SOI新型BCD结构

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1、第!"卷!第#期半!导!体!学!报6789!"!)79#!$$%年#月&'()*+*,-./)01-2+*3(&-)4.&5-/+3:;!!$$%一种半绝缘键合-F?新型R;>结构"谭开洲M!!!VM!!M!!!杨谟华!徐世六!刘玉奎!李肇基!刘!勇!冯!建"M电子科技大学微电子与固体电子学院!成都!KM$$#T#"!模拟集成电路国家重点实验室!重庆!T$$$K$#摘要#提出了一种采用半绝缘+-(的新型N&4结构!该结构把高压大电流643-+!&3-+和双极器件同时可靠地集成在一起!其特点是集成了垂

2、直导电的643-+9这种结构在汽车电子*抗辐射*强电磁脉冲环境等领域有较好的潜在应用9N&4样品芯片垂直导电643-+击穿电压为MK$6!导通电阻为$`W$!比导通电阻为!KP$+@P!&IDI!D3-+!I3-+击穿电压分别为#$!W#!W$6&IDI管'为M!$!*A为%$$3']9关键词#N&4&半绝缘+-(&643-+&功率集成电路!!(;;%!#W$)&!#%$f&!#%$<中图分类号#5)W$W!!!文献标识码#0!!!文章编号#$!#WRTM%%!!$$%"$#R$%KWR$#绝缘+-

3、(材料!使该结构中643-+是真正垂直导4!引言电器件!保证了+-(材料高可靠*抗辐射和单晶体硅良好散热能力9厚膜+-(材料被广泛应用在半导体器件已有图M是半绝缘+-(的N&4结构示意图!这种许多年!由于其特有的性质!被应用在许多微电子领结构包含了三类器件%N,5!&3-+和643-+&其域!如3*3+*高可靠功率集成电路*汽车电子*抗+-(的埋氧化层一部分是不连续的!使得其上有源'M#K(辐射电路等9普通的+-(在进行功率集成或者硅层可以直接与衬底硅片直接接触!形成良好的导智能功率集成时!功率驱动

4、级器件的电极只能从硅电和导热能力!并且这一部分导电区域与其他有源片表面引出!底部是+-(全介质隔离!器件的散热硅层通过深槽+H-得到很好的隔离9!较差!这将限制处理功率的提高9而半绝缘+-(结构和材料!可以克服普通+-(的这种缺点9文献'M!!(的半绝缘+-(使用了6型槽!这种方式限制了集成度!并且深槽也不易填充&文献'W(采用区熔再结晶的方式来形成半绝缘+-(!其单晶质量难以得到很好的保证&普通+-(结构采用埋层和穿透工艺可以改善垂直导电功率器件的处理功率!但是在垂直导电功率器件的横向尺寸比纵向尺

5、图M!半绝缘+-(的N&4结构示意图'%(寸大很多"面积很大#时!其面积利用率将降低9针2HO9M!+@G?P:AH@7JN&4BA=C@AC=?对前述文献中的半绝缘+-(弱点!本文开发了新型@S4!新型R;>工艺兼容性'"(的半绝缘+-(结构材料"+?PHR+-(#9利用这种材料!我们开展了单片同时集成N,5!&3-+和垂直半导体器件是一个与结构*形状和尺寸密切相导电643-+研究"简称为N&4#!提出了一种采用关的领域!理论上可以拥有远比现在的器件种类更半绝缘键合+-(的新型N&4结构及技术9在

6、国内多!性能更好的器件!但是其中大多数器件结构受限还未见到这种结构的N&4技术报道9于以平面工艺为特征的微细加工技术及相关的物理化学规律的限制!而不能够实现或者没有竞争力9本@!半绝缘-F?'N(的R;>结构文的N&4结构也面临同样的问题9首先面临的问题是光刻困难!其部分绝缘和部本文中N&4结构最大的特点是采用了键合半分导电结构处于键合面!需要将这个信息通过某种"国家微电子预研资助项目"批准号%TMW$"$!$TMW#V通信作者9*P:H8%A^]M!W!MKW9@7P!!$$KRMMR!$收到!!

7、$$KRM!R!W定稿"!$$%中国电子学会&")半!导!体!学!报第!"卷方式传递到硅片表面以便光刻的对准9一种途径是虑材料的电阻率和厚度!考虑643-+击穿为键合前形成深槽!由深槽的位置信息来确定半绝缘!$$6情况!并以突变结作为估算依据!可以利用公键合+-(结构的导电区域&另一种途径是采用双面式'L(%XMW_$`%#"6#来确定材料掺杂浓N/g#`WcM$NN光刻来确定半绝缘+-(的导电位置!而这种方式需度和电阻率9由此得N为M`%cM$M#@P_W!相应的N要更多的曝光程序!并且需要双面曝

8、光机!一般需要电阻率为!`#$+@P!材料的厚度可表示为'L(YEg硅片是双面抛光的9我们采用了第一种途径9M$_%$""@P#!由此得到有源材料厚度为!`KcM$NN其次是深槽的问题!深槽需要考虑两个问题!一MK`W%P9考虑+?PHR+-(键合界面存在一定的晶格个是深槽的耐压!另一个是深槽在工艺过程中的保不完整性!为了避免643-+耗尽层扩展到键合界护9从耐高压的角度考虑!希望深槽的介质比较厚!面附近引起漏电流增加!或者击穿降低以及64R可以有两种主要方式实现!一