CN103367414B - 纵向夹断的面结型场效应晶体管结构及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纵向夹断的面结型场效应晶体管结构及制造方法，具有第一导电类型的硅基板上形成第二导电类型的第一阱区，第一阱区的表面形成具有第一导电类型的第二阱区，第二阱区中形成具有第一导电类型的第一有源区，第一阱区外侧的硅基板中形成具有第一导电类型的第二有源区，第一有源区和第二有源区之间由场氧隔离，并通过金属连接形成栅极，第一阱区的一端通过第三有源区形成源端，另一端通过第四有源区形成漏端，第三有源区和第四有源区具有第二导电类型，第一阱区内形成至少一层具有第一导电类型的注入区。本发明可有效控制纵向沟道的长度，从而得到较低的夹断电压，同时还可以变化第一阱区的宽度得到较大的器件电流。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种RFLDMOS的厚隔离介质层结构的制造方法。
背景技术
目前常用的JFET(面结型场效应管)按夹断方式分有横向夹断和纵向夹断两种。横向夹断JFET如图1所示，器件的沟道N型阱202形成于P型衬底201上，表面有场氧205隔离，N型阱202外侧注入有P型阱203，P型阱203的两侧分别用P型有源区204引出并通过金属相连形成栅极210，沟道的长度L2就是N型阱202的宽度。在夹断工作中，由于利用N型阱202和P型阱203间的耗尽来夹断，所以在需要的夹断电压下N型阱202的宽度和浓度分布是不能变的，因此横向夹断方式的JFET无法在保持夹断电压的情况下提供宽度可变的器件。而纵向夹断JFET如图2所示，器件的沟道N型阱302形成于P型衬底301上，N型阱302的表面注入有P型阱303，P型阱303里形成有P型有源区304a，并和N型阱外的P型有源区304b连在一起，形成栅极310，有源区304a和304b间有场氧305隔离，纵向型JFET的沟道长度L3是N型阱302和P型阱303的深度差，而不受N型阱302的宽度W3限制，这样在需要的夹断电压下，通过变化N型阱302的宽度W3可以得到不同电流大小的器件。但某些工艺条件中，N型阱302会被推进得很深，当N型阱302和P型阱303的深度差达到一定后，JFET将无法夹断，因此纵向型JFET的应用也受到一定限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种纵向夹断的面结型场效应晶体管结构及制造方法，可以实现较低的夹断电压，并且可以调节电流密度。
为解决上述技术问题，本发明提供的纵向夹断的面结型场效应晶体管结构，具有第一导电类型的硅基板上形成具有与第一导电类型相反的第二导电类型的第一阱区，所述第一阱区的表面形成具有第一导电类型的第二阱区，所述第二阱区中形成具有第一导电类型的第一有源区，第一阱区外侧的硅基板中形成具有第一导电类型的第二有源区，所述第一有源区和第二有源区之间由场氧隔离，并通过金属连接形成栅极，所述第一阱区的一端通过第三有源区形成源端，第一阱区的另一端通过第四有源区形成漏端，所述第三有源区和第四有源区具有第二导电类型，所述第一阱区内形成至少一层注入区，所述注入区具有第一导电类型。
其中，所述注入区的宽度小于第一阱区的宽度。
进一步地，所述注入区的边界与第一阱区的边界之间的距离为0.5μm～2μm。
其中，所述第二阱区的宽度大于第一阱区的宽度。
其中，所述第一阱区内形成有不同深度的注入区，所述注入区的注入能量不同。
进一步地，所述多层注入区的能量为50KeV～2MeV。
其中，所述第一导电类型为P型，第二导电类型为N型；或者所述第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。
本发明还提供所述纵向夹断的面结型场效应晶体管结构的制造方法，包括以下步骤：
第1步，在具有第一导电类型的硅基板上进行掺杂，形成具有与第一导电类型相反的第二导电类型的第一阱区，通过推进使第一阱区的离子浓度分布均匀，推进的温度大于900℃，时间大于0.5小时；
第2步，在第一阱区表面形成具有第一导电类型的第二阱区，第二阱区通过同类型的第一有源区引出，第一阱区外侧的硅基板表面形成具有第一导电类型的第二有源区，所述第一有源区和第二有源区通过金属相连形成栅极；
第3步，第一有源区和第二有源区之间用场氧隔离；
第4步，在第一阱区中形成具有第一导电类型的注入区，所述注入区为单层或多层，把第一阱区分割为多通道型沟道；
第5步，第一阱区的一端通过第三有源区形成源端，另一端通过第四有源区形成漏端，所述第三有源区和第四有源区具有第二导电类型。
其中，所述第一阱区和第二阱区的边界贴齐，或者第一阱区的边界位于第二阱区的边界内。
其中，所述注入区的宽度小于第一阱区的宽度，注入区的边界与第一阱区的边界之间的距离为0.5μm～2μm，所述第一阱区内形成有不同深度的注入区，所述注入区的注入能量不同，能量为50KeV～2MeV。
本发明通过沟道区的至少一层注入区，可以有效控制纵向沟道的长度，从而得到需要的较低的夹断电压值，同时这种结构还可以通过变化第一阱区的宽度得到较大的器件电流。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有横向夹断面结型场效应晶体管的截面示意图；
图2是现有纵向夹断面结型场效应晶体管的截面示意图；
图3是本发明纵向夹断的面结型场效应晶体管结构的截面示意图；
图4是本发明纵向夹断的面结型场效应晶体管结构的平面版图。
具体实施方式
本发明提供的纵向夹断的面结型场效应晶体管结构，以N型JFET为例，如图3所示，P型硅基板101上形成N型的第一阱区102，所述第一阱区102的表面形成P型的第二阱区103，所述第二阱区103中形成P型的第一有源区104a，第一阱区102外侧的硅基板101中形成P型的第二有源区104b，所述第一有源区104a和第二有源区104b之间由场氧105隔离，并通过金属连接形成栅极110，所述第一阱区102的一端通过第三有源区107a形成源端，另一端通过第四有源区107b形成漏端，所述第三有源区107a和第四有源区107b均为N型，所述第一阱区102内多层注入，形成P型的注入区106a、106b……106x，注入区的形状可以是矩形、圆形或其他形状。
当然，注入区的层数可以根据夹断电压的需要进行调整，在纵向截面上为单层或者多层注入区。
所述注入区的宽度小于第一阱区102的宽度，其边界与第一阱区102的边界之间的距离为0.5μm～2μm。所述第二阱区103的宽度大于第一阱区102的宽度。
P型JFET结构与上述结构相同，各掺杂区的导电类型相反。硅基板101是P型掺杂衬底或者是P型外延。
上述N型JFET的制造方法，包括以下步骤：
第1步，在P型硅基板101上进行掺杂，形成N型的第一阱区102，通过温度大于900℃，时间大于0.5小时的推进使第一阱区102的离子浓度分布均匀；
第2步，在第一阱区102表面形成P型的第二阱区103，第二阱区103通过P型的第一有源区104a引出，第一阱区102外侧的硅基板表面形成具有P型的第二有源区104b，所述第一有源区104a和第二有源区104b通过金属相连形成栅极110；
第3步，第一有源区104a和第二有源区104b之间用场氧105隔离；
第4步，在第一阱区102边界内0.5μm～2μm的区域里注入能量不一的P型掺杂，能量从50KeV到2MeV按照一定的间隔分别形成多层注入区106a，106b……106x，把第一阱区102分割成多通道型沟道；
第5步，第一阱区102的一端通过第三有源区107a形成源端，另一端通过第四有源区107b形成漏端，所述第三有源区107a和第四有源区107b为N型。
所述第一阱区102和第二阱区103的边界贴齐，或者第一阱区102的边界位于第二阱区103的边界内。
所述注入区106a，106b……106x的宽度小于第一阱区102的宽度，边界与第一阱区102的边界之间的距离为0.5μm～2μm。
通过注入能量间隔的控制，多层注入区106a，106b……106x之间的距离即为沟道宽度L1，这样就可以通过调整L1来调整夹断电压的大小，适当的L1就能得到较低的夹断电压。
由于夹断方式是由纵向的注入决定，所以第一阱区102的宽度W1变化将不会影响夹断电压，随着W1的变大，JFET的电流能力也随之增大。
本发明通过沟道区的至少一层注入区，可以有效控制纵向沟道的长度，从而得到需要的较低的夹断电压值，同时这种结构还可以通过变化第一阱区的宽度得到较大的器件电流。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种纵向夹断的面结型场效应晶体管结构，具有第一导电类型的硅基板上形成具有与第一导电类型相反的第二导电类型的第一阱区，所述第一阱区的表面形成具有第一导电类型的第二阱区，所述第二阱区中形成具有第一导电类型的第一有源区，第一阱区外侧的硅基板中形成具有第一导电类型的第二有源区，所述第一有源区和第二有源区之间由场氧隔离，并通过金属连接形成栅极，所述第一阱区的一端通过第三有源区形成源端，第一阱区的另一端通过第四有源区形成漏端，所述第三有源区和第四有源区具有第二导电类型，其特征在于：所述第一阱区内形成至少一层注入区，所述注入区具有第一导电类型。
2.根据权利要求1所述的纵向夹断的面结型场效应晶体管结构，其特征在于：所述注入区的宽度小于第一阱区的宽度。
3.根据权利要求2所述的纵向夹断的面结型场效应晶体管结构，其特征在于：所述注入区的边界与第一阱区的边界之间的距离为0.5μm～2μm。
4.根据权利要求1所述的纵向夹断的面结型场效应晶体管结构，其特征在于：所述第二阱区的宽度大于第一阱区的宽度。
5.根据权利要求1所述的纵向夹断的面结型场效应晶体管结构，其特征在于：所述第一阱区内形成有不同深度的注入区，所述注入区的注入能量不同。
6.根据权利要求5所述的纵向夹断的面结型场效应晶体管结构，其特征在于：所述注入区的注入能量为50KeV～2MeV。
7.根据权利要求1所述的纵向夹断的面结型场效应晶体管结构，其特征在于：所述第一导电类型为P型，第二导电类型为N型；或者所述第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。
8.一种纵向夹断的面结型场效应晶体管结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
第1步，在具有第一导电类型的硅基板上进行掺杂，形成具有与第一导电类型相反的第二导电类型的第一阱区，通过推进使第一阱区的离子浓度分布均匀，推进的温度大于900℃，时间大于0.5小时；
第2步，在第一阱区表面形成具有第一导电类型的第二阱区，第二阱区通过同类型的第一有源区引出，第一阱区外侧的硅基板表面形成具有第一导电类型的第二有源区，所述第一有源区和第二有源区通过金属相连形成栅极；
第3步，第一有源区和第二有源区之间用场氧隔离；
第4步，在第一阱区中形成具有第一导电类型的注入区，所述注入区为单层或多层，把第一阱区分割为多通道型沟道；
第5步，第一阱区的一端通过第三有源区形成源端，另一端通过第四有源区形成漏端，所述第三有源区和第四有源区具有第二导电类型。
9.根据权利要求8所述的纵向夹断的面结型场效应晶体管结构的制造方法，其特征在于，所述第一阱区和第二阱区的边界贴齐，或者第一阱区的边界位于第二阱区的边界内。
10.根据权利要求8所述的纵向夹断的面结型场效应晶体管结构的制造方法，其特征在于，所述注入区的宽度小于第一阱区的宽度，注入区的边界与第一阱区的边界之间的距离为0.5μm～2μm，所述第一阱区内形成有不同深度的注入区，所述注入区的注入能量不同，能量为50KeV～2MeV。
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