具有电荷柱补偿结构的耐高压LDR-OFET制造技术

本发明专利技术公开了一种具有电荷柱补偿结构的耐高压LDR

【技术实现步骤摘要】
具有电荷柱补偿结构的耐高压LDR
‑
OFET


[0001]本专利技术涉及半导体功率器件领域，特别是一种具有电荷柱补偿结构的耐高压LDR
‑
OFET。

技术介绍

[0002]功率半导体器件是功率集成电路的核心部件，其性能对整个系统的频率特性、阻抗和功耗等具有决定性的作用。耐压和电流是功率器件驱动能力的体现参数，耐压越高，驱动能力越强。其中，功率场效应管具有驱动电路简单、驱动功率小、开关速度快、工作频率高的优点，是最适合应用于开关电源、高频感应加热器等高频领域的功率器件。但目前制造的功率场效应晶体管耐压仅在0.06kV
‑
1kV之间，限制了其在电路中进一步的应用。另外，在工艺、成本、环保等方面也存在着不容忽视的弊端。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种具有电荷柱补偿结构的耐高压LDR
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OFET，该具有电荷柱补偿结构的耐高压LDR
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OFET通过在有机半导体漂移区及正上方的栅介质层内设置电荷柱的方式，使得有机半导体漂移区内的电荷重构，优化有机半导体漂移区的电场分布，从而能使整个器件的击穿电压超过1200V。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种具有电荷柱补偿结构的耐高压LDR
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OFET，包括横向共聚物器件本体和若干个电荷柱。
[0006]横向共聚物器件本体包括衬底、有机共聚物半导体层、栅介质层、栅极、源极和漏极。
[0007]衬底、有机共聚物半导体层、栅介质层和栅极从下至上依次布设。
[0008]源极和漏极内置在有机共聚物半导体层中，位于栅极和漏极之间的有机半导体层形成为有机半导体漂移区；有机半导体漂移区的横向长度L＝5～15μm。
[0009]若干个电荷柱均匀竖向布设在有机半导体漂移区内，每个电荷柱的顶端均贯穿栅介质层，且与栅介质层顶部相齐平；每个电荷柱的底端均与衬底顶面之间的距离为0.01～0.03μm。
[0010]每个电荷柱的介电常数均为7.5～10C2/(N
·
M2)。
[0011]每个电荷柱均为板状电荷柱，板状电荷柱的横截面均为矩形；若干个板状电荷柱沿有机半导体漂移区的横向长度方向均匀布设。
[0012]板状电荷柱的数量为2～4个，电荷柱的深度为0.67～0.69um。
[0013]板状电荷柱的数量为3个，每个板状电荷柱的横向长度均为2～2.5μm，相邻板状电荷柱之间的间距均为1～1.5μm。
[0014]每个电荷柱均为竖向条状柱，每个竖向条状柱的横截面均为方形；若干个竖向条状柱呈阵列状排布。
[0015]横向共聚物器件本体的击穿电压不低于1200V。
[0016]每个电荷柱的材料均为氧化物绝缘材料或氮化物绝缘材料。
[0017]每个电荷柱的材料均为Al2O3、TiO2、Y2O3、La2O3、Ta2O5、HfO2或Si3N4。
[0018]本专利技术具有如下有益效果：
[0019]1、本专利技术通过电荷柱结构的设置，能改变栅介质层的k值，从而对位于栅介质层下方有机半导体漂移区内的电荷分布产生影响，使得有机半导体漂移区内的电荷重构，优化有机半导体漂移区的电场分布，从而能使整个器件的击穿电压超过1200V。
[0020]2、本专利技术的有机共聚物半导体层材料以及栅极绝缘层都为有机物，在高温下能分解为水和二氧化碳，绿色环保，不会造成二次污染，且还具有低成本、工艺简单、可柔性等优势。
附图说明
[0021]图1显示本专利技术实施例1中一种具有电荷柱补偿结构的耐高压LDR
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OFET的结构示意图。
[0022]图2显示本专利技术实施例2中一种具有电荷柱补偿结构的耐高压LDR
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OFET的结构示意图。
[0023]图3显示了本专利技术与现有技术横向共聚物器件的的击穿特性曲线对比图。
[0024]其中有：1
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栅极、2
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栅介质层、3
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源极、4
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漏极、5
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有机共聚物半导体层、6
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衬底、7
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有机半导体漂移区、8
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电荷柱。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体较佳实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0026]本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本专利技术的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本专利技术的保护范围。
[0027]如图1和图2所示，一种具有电荷柱补偿结构的耐高压LDR
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OFET，包括横向共聚物器件本体和若干个电荷柱。
[0028]横向共聚物器件本体包括衬底6、有机共聚物半导体层5、栅介质层2、栅极1、源极3和漏极4。
[0029]衬底、有机共聚物半导体层、栅介质层和栅极从下至上依次布设。
[0030]源极和漏极内置在有机共聚物半导体层中，位于栅极和漏极之间的有机半导体层形成为有机半导体漂移区7；有机半导体漂移区的横向长度L＝5～15μm。
[0031]若干个电荷柱均匀竖向布设在有机半导体漂移区内，每个电荷柱的顶端均贯穿栅介质层，且与栅介质层顶部相齐平；每个电荷柱的底端均与衬底顶面之间的距离均优选为0.01～0.03μm。
[0032]每个电荷柱的介电常数均为7.5～10C2/(N
·
M2)。
[0033]进一步，每个电荷柱的材料均优选为氧化物绝缘材料或氮化物绝缘材料等，具体
为：Al2O3、TiO2、Y2O3、La2O3、Ta2O5、HfO2或Si3N4等，本实施例中优选为Al2O3。
[0034]本专利技术中电荷柱的设置，能改变栅介质层的k值，从而对位于栅介质层下方有机半导体漂移区内的电荷分布产生影响，使得有机半导体漂移区内的电荷重构，优化有机半导体漂移区的电场分布，从而能使整个器件的击穿电压超过1200V。
[0035]上述有机半导体漂移区内的电荷重构的原理优选为：当器件被反向偏置时，由于每个电荷柱的底端均与衬底顶面之间的距离均优选为0.01～0.03μm，电荷柱底部有机半导体层的耗尽程度和非电荷柱底部的有机半导体层耗尽程度不同，因而能实现等效电荷重构。
[0036]也即当反偏电压逐渐增大，使整个器件进入耗尽状态时，由于在电荷柱底部的有机半导体层存在电荷岛，电荷比较少，因而会增强耗尽，使器件整体耗尽程度进一步提高，从而产生电场峰值，使得电场更均匀，最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有电荷柱补偿结构的耐高压LDR
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OFET，其特征在于：包括横向共聚物器件本体和若干个电荷柱；横向共聚物器件本体包括衬底、有机共聚物半导体层、栅介质层、栅极、源极和漏极；衬底、有机共聚物半导体层、栅介质层和栅极从下至上依次布设；源极和漏极内置在有机共聚物半导体层中，位于栅极和漏极之间的有机半导体层形成为有机半导体漂移区；有机半导体漂移区的横向长度L＝5～15μm；若干个电荷柱均匀竖向布设在有机半导体漂移区内，每个电荷柱的顶端均贯穿栅介质层，且与栅介质层顶部相齐平；每个电荷柱的底端均与衬底顶面之间的距离为0.01～0.03μm；每个电荷柱的介电常数均为7.5～10C2/(N
·
M2)。2.根据权利要求1所述的具有电荷柱补偿结构的耐高压LDR
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OFET，其特征在于：每个电荷柱均为板状电荷柱，板状电荷柱的横截面均为矩形；若干个板状电荷柱沿有机半导体漂移区的横向长度方向均匀布设。3.根据权利要求2所述的具有电荷柱补偿结构的耐高压LDR
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OFET，其特征在于：板状电荷柱的数量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：马翎琳，常恒典，林昊南，吴鑫，史玉贤，王赋斌，张浩，张季楠，张珺，郭宇锋，姚佳飞，陈静，
申请(专利权)人：南京邮电大学南通研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：