結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)是采用PN結(jié)作為器件的柵控制溝道的開通和截止，當(dāng)柵上加PN結(jié)負(fù)偏壓，PN結(jié)兩邊耗盡，當(dāng)溝道被完全耗盡，器件處于溝道夾斷狀態(tài)，器件截止。反之，器件導(dǎo)通。
[0003]超高壓結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管需要漏端能承受高壓，通常利用高壓LDMOS的漂移區(qū)作為JFET的漂移區(qū)承受高壓，高壓LDMOS的溝道作為JFET的柵，這樣既能制作出超高壓JFET，又能與高壓LDMOS共享光刻版，節(jié)約工藝成本。
[0004]JFET在導(dǎo)通工作時(shí)，溝道有大電流流過(guò)，且在溝道區(qū)發(fā)生碰撞電離，產(chǎn)生大量的電子-空穴對(duì)。而在柵與溝道的PN結(jié)中存在較高電場(chǎng)，可使得溝道中的多子越過(guò)PN結(jié)勢(shì)皇，進(jìn)入柵，形成柵漏電流。以N型JFET為例，溝道的載流子在由漏端指向源端的橫向電場(chǎng)作用下，發(fā)生碰撞電離，產(chǎn)生電子-空穴對(duì);溝道的電位高于柵電位，存在由溝道指向柵極的縱向電場(chǎng)，空穴在該電場(chǎng)的作用下漂移到柵極，形成柵極漏電流，如圖1、2所示。P型JFET柵極漏電原理與N型JFET—致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，它具有高擊穿電壓和超低柵漏電。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極下方有一個(gè)以上與溝道導(dǎo)電類型相反的阱埋層。
[0007]較佳的，所述阱埋層位于所述柵極的正下方。
[0008]較佳的，所述阱埋層的橫向尺寸大于所述柵極的橫向尺寸。
[0009]較佳的，所述阱埋層下面的溝道區(qū)寬度大于阱埋層和柵極之間的溝道區(qū)寬度。
[0010]本發(fā)明通過(guò)在結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)中加入阱埋層，將JFET柵下的溝道分為上下幾個(gè)部分，由于最上端的溝道寬度遠(yuǎn)小于最下端的溝道寬度，溝道電流經(jīng)過(guò)柵下面時(shí)幾乎全部分流到最下端溝道，而連接?xùn)艠O的最上端溝道幾乎沒(méi)有電流，也就沒(méi)有碰撞電離，沒(méi)有多子漂移，從而大幅降低了柵極漏電流。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]圖1是N型JFET結(jié)構(gòu)及柵極漏電原理示意圖。
[0012]圖2是TCAD模擬的傳統(tǒng)JFET器件電流流向圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的一種JFET結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4是TCAD模擬的圖3的JFET器件電流流向圖。
[0015]圖5是本發(fā)明的另一種JFET結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效有更具體的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明詳述如下:
[0017]本實(shí)施例的N型結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，基本結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)JFET相同，仍然與超高壓LDMOS共用漂移區(qū)，以LDMOS的溝道為JFET的柵極，漂移區(qū)為經(jīng)過(guò)推阱的深N阱，柵極為P阱(如為P型JFET，則漂移區(qū)為經(jīng)過(guò)推阱的深P阱，柵極為N阱)。與傳統(tǒng)JFET不同的是，本實(shí)施例對(duì)柵極離子注入摻雜采用了低能量化，硼的注入能量不高于10KeV(對(duì)于P型JFET，磷的注入能量不高于400KeV)，以降低柵極與溝道的結(jié)深，并在柵極以下的溝道區(qū)，制作了一個(gè)阱埋層，該阱埋層位于JFET柵極正下方，緊鄰柵極但與柵極斷開，阱埋層的橫向尺寸大于JFET柵極，摻雜類型與柵極相同，與溝道相反(在其他實(shí)施例中，也可以制作多個(gè)阱埋層，緊鄰柵極下方，一字逐個(gè)排列，但要求阱埋層下面的溝道區(qū)寬度要大于阱埋層和柵極之間的溝道區(qū)寬度，如圖5所示)。
[0018]本實(shí)施例的阱埋層通過(guò)高能量的離子注入，硼的注入能量為100KeV以上(對(duì)于P型JFET，磷的注入能量為2000KeV以上)及快速熱退火(退火溫度不高于900°C，時(shí)間30秒以內(nèi))形成(在其他實(shí)施例中，如有多個(gè)阱埋層，則通過(guò)不同能量的離子注入形成)。阱埋層不能采用爐管退火，而是通過(guò)快速熱退火處理，以控制其擴(kuò)散。離子注入的劑量以在深N阱中形成完整的阱埋層為準(zhǔn)。
[0019]本發(fā)明通過(guò)在結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)中加入阱埋層，將JFET柵下的溝道分為上下幾個(gè)部分，由于最上端的溝道寬度遠(yuǎn)小于最下端的溝道寬度，溝道電流經(jīng)過(guò)柵下面時(shí)幾乎全部分流到最下端溝道，而連接?xùn)艠O的最上端溝道幾乎沒(méi)有電流，也就沒(méi)有碰撞電離，沒(méi)有多子漂移，也就沒(méi)有柵漏電流。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，該結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極下方有一個(gè)以上與溝道導(dǎo)電類型相反的阱埋層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述阱埋層位于所述柵極的正下方。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述阱埋層的橫向尺寸大于等于所述柵極的橫向尺寸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，最后一個(gè)阱埋層下面的溝道區(qū)寬度大于第一個(gè)阱埋層和柵極之間的溝道區(qū)寬度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極下方有一個(gè)以上與溝道導(dǎo)電類型相反的阱埋層。本發(fā)明通過(guò)在結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)中加入阱埋層，將JFET柵下的溝道分為上下幾個(gè)部分，由于最上端的溝道寬度遠(yuǎn)小于最下端的溝道寬度，溝道電流經(jīng)過(guò)柵下面時(shí)幾乎全部分流到最下端溝道，而連接?xùn)艠O的最上端溝道幾乎沒(méi)有電流，也就沒(méi)有碰撞電離，沒(méi)有多子漂移，從而大幅降低了柵極漏電流。
【IPC分類】H01L29/808
【公開號(hào)】CN105609568
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610086760
【發(fā)明人】錢文生
【申請(qǐng)人】上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年2月16日