[發明專利]一種集成PiN結構溫度傳感器的MOSFET器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202011322785.6
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN114530377A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 李鑫
• 申請（專利權）人: 瑤芯微電子科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L23/34;H01L29/78
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

1.一種集成PiN結構溫度傳感器的MOSFET器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

選取N型襯底層(1)；

在所述N型襯底層(1)上形成N型外延層(2)；

在所述N型外延層(2)的兩端的內表面形成兩個P阱注入區(3)；

在所述P阱注入區(3)的內表面形成N+注入區(4)；

在所述P阱注入區(3)的內表面形成P+注入區(5)、同時在所述N型外延層(2)的內表面形成P區(6)，其中，兩個所述N+注入區(4)位于兩個所述P+注入區(5)之間，所述P區(6)位于兩個所述N+注入區(4)之間；

在部分所述N型外延層(2)、部分所述P阱注入區(3)和部分所述N+注入區(4)上形成第一柵氧化層(7)和第二柵氧化層(8)，所述P區(6)位于所述第一柵氧化層(7)和所述第二柵氧化層(8)之間；

在所述P+注入區(5)和部分所述N+注入區(4)上形成源極(9)；

在所述N型襯底層(1)的下表面形成漏極(10)；

在所述P區(6)上形成復合金屬層(11)；

在所述第一柵氧化層(7)和所述第二柵氧化層(8)上形成柵極(12)。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述N型襯底層(1)為N型4H-SiC襯底層，所述N型外延層(2)為N型4H-SiC外延層。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述N型外延層(2)的兩端的內表面形成兩個P阱注入區(3)，包括：

利用離子注入方法在所述N型外延層(2)的兩端的內表面注入Al離子形成兩個P阱注入區(3)。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述P阱注入區(3)的內表面形成N+注入區(4)，包括：

利用離子注入方法在所述P阱注入區(3)的內表面注入N離子形成N+注入區(4)。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述P阱注入區(3)的內表面形成P+注入區(5)、同時在所述N型外延層(2)的內表面形成P區(6)，包括：

利用離子注入方法在所述P阱注入區(3)的內表面注入Al離子形成所述P+注入區(5)、同時在所述N型外延層(2)的內表面注入Al離子形成所述P區(6)。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在部分所述N型外延層(2)、部分所述P阱注入區(3)和部分所述N+注入區(4)上形成第一柵氧化層(7)和第二柵氧化層(8)，包括：

通過熱氧化方法在部分所述N型外延層(2)、部分所述P阱注入區(3)和部分所述N+注入區(4)上形成第一柵氧化層(7)和第二柵氧化層(8)。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述復合金屬層(11)的材料為Ti/Al/Ni/W。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述復合金屬層(11)的Ti層、Al層、Ni層、W層的厚度分別為30nm、80nm、30nm、200nm。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述N型襯底層(1)的下表面形成漏極(10)之后，還包括：

對所形成的N型襯底層(1)、所述N型外延層(2)、所述P阱注入區(3)、所述N+注入區(4)、所述P+注入區(5)、所述P區(6)、所述第一柵氧化層(7)和所述第二柵氧化層(8)、所述源極(9)和所述漏極(10)進行快速熱退火處理。

10.一種集成PiN結構溫度傳感器的MOSFET器件，其特征在于，所述集成PiN結構溫度傳感器的MOSFET器件由權利要求1～9任一項所述的制備方法制備形成，所述MOSFET器件包括：

N型襯底層(1)；

N型外延層(2)，位于所述N型襯底層(1)之上；

兩個P阱注入區(3)，分別位于所述N型外延層(2)的兩端內；

兩個N+注入區(4)，分別位于兩個所述P阱注入區(3)內；

兩個P+注入區(5)，分別位于兩個所述P阱注入區(3)內，且兩個所述N+注入區(4)位于兩個所述P+注入區(5)之間；

P區(6)，位于所述N型外延層(2)內，且所述P區(6)位于兩個所述N+注入區(4)之間；

第一柵氧化層(7)、第二柵氧化層(8)，分別位于部分所述N型外延層(2)、部分所述P阱注入區(3)和部分所述N+注入區(5)之上；

兩個源極(9)，分別位于處于兩端的所述P+注入區(5)和部分所述N+注入區(4)之上；

漏極(10)，位于所述N型襯底層(1)的下表面；

復合金屬層(11)，位于所述P區(6)之上；

兩個柵極(12)，分別位于所述第一柵氧化層(7)、所述第二柵氧化層(8)之上。