[實用新型]具有三段式埋氧層的半導體場效應晶體管

有效

• 申請號: 201721215981.7
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN207425863U
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 毛光;解磊;代剛;鐘樂;彭勇;呂秋葉;楊任花;劉鑫
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蔣斯琪

本實用新型公開了具有三段式埋氧層的半導體場效應晶體管，該晶體管的埋氧層為三段式結構，body下面的BOX與源漏兩端處BOX相分離，同時這三段BOX又將有源區和襯底相隔離；與傳統SOI工藝相比，本實用新型body處的BOX離襯底底部更近；同時在源、漏兩端底部加入P+層，從而使源、漏兩端與BOX層隔離。基于上述結構，即使BOX中累積的正電荷達到一定程度，由于源、漏兩端被隔離，漏電通道也形成不了，從而有效杜絕了背柵漏電；源、漏兩端的P+作為體引出，不僅有效抑制了部分耗盡型SOI器件的浮體效應，而且也降低了器件的體接觸電阻。

技術領域

本實用新型屬于半導體器件研究領域，主要涉及一種具有三段式埋氧層的半導體場效應晶體管。

背景技術

絕緣體上的硅（SOI,Silicon on Insulator)是一種經過處理的特殊的硅片，其結構的主要特點是在襯底層和有源層之間埋入絕緣層（一般是SiO2）來隔斷有源層和襯底之間的電氣連接。這一結構特點為絕緣體上硅的器件帶來了寄生效應小、速度快、功耗低和集成度高的優點。由于SOI是一種全介質隔離技術，它可以減少器件之間的寄生晶體管。因此，SOI MOSFET(金屬氧化物場效應晶體管)是一種很重要的器件，但是因為SOI器件的背柵效應，SOI器件會出現閾值電壓漂移和漏電流增大的現象。

如圖1所示，傳統SOI MOSFET結構中，當埋氧層（BOX，buried oxide）中累積的正電荷達到一定程度從而產生較大的電壓時，會在埋氧層和body的接觸處形成反型溝道。由于源、漏兩端和埋氧層接觸，這樣就會形成漏電通道，造成器件的開啟，從而影響電路的性能。

目前現有的技術中，以Sandia國家實驗室的BUSFET為代表可以解決SOI MOSFET的漏電現象。但是，如圖2所示，BUSFET的非對稱結構給電路設計帶來了諸多不便。

實用新型內容

本實用新型為解決上述技術問題，提供了一種具有三段式埋氧層的半導體場效應晶體管，該晶體管結構對稱，能有效解決背柵漏電的three-part SOI場效應晶體管及其制造方法。結構對稱、背柵不漏電的three-part SOI場效應晶體管不僅降低了電路的功耗，而且給電路設計帶來了很大的方便。

本實用新型的技術方案如下：

具有三段式埋氧層的半導體場效應晶體管，其特征在于：包括底部為作為支撐層的硅底層（1）和埋氧層（2）；所述硅底層（1）的上表面中間有一個凹槽，凹槽內生長有一段埋氧層（2），在凹槽兩側的硅底層（1）的上表面還分別生長有埋氧層（2），一共三段埋氧層（2）；位于凹槽內的埋氧層（2）上為硅頂層，位于硅底層（1）的上表面另兩段埋氧層（2）的上面生長有P+層（3），P+層（3）上端分別為源極（4）和漏極（5）。

上述晶體管結構的制備方法，如下：

（a）準備一普通硅的wafer，利用光刻技術刻蝕掉上層的硅；

（b）利用掩模板，硅片的中間位置（未來body處的下方）刻蝕出一個凹槽；

（c）在步驟（b）所得的結構上生長一層氧化層，使得硅片的凹槽內和硅片上表面分別生長有氧化層，所述氧化層作為埋氧層（BOX層，Buried Oxide）；

（d）然后在氧化層上進行外延生長，通過控制生長時間使Si片變成一個新的wafer；

（e）在步驟（d）所得結構的基礎上，進行離子注入；

所述離子注入分為兩次：第一次，注入的離子能量高，時間長，從而使源漏底部形成P+區；第二次的離子注入為正常源漏區注入，從而形成源漏區。所述兩次注入的離子相同，以不引入其他雜質離子為前提。同時第一次注入的離子濃度要大于有源區離子濃度1~2個數量級，從而形成P+區域。