一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的外延片結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的外延片結構，包括由下至上順次層疊設置的二氧化硅底層、襯底、單晶硅隔離層、外延層及絕緣介質層，其中，外延層構成有第一環狀隔離溝槽和第二環狀隔離溝槽，第一環狀隔離溝槽和第二環狀隔離溝槽兩者內部均填充有柵氧化層和柵極導電多晶硅。第一環狀隔離溝槽與第二環狀隔離溝槽之間、第二環狀隔離溝槽與外延層的側壁之間均設置有P型阱區，P型阱區上方設置有N型源極區，絕緣介質層上設有與N型源極區形成歐姆接觸的源極接觸結構，外延層內設有位于P型阱區下方的離子注入調節層。本實用新型應用時便于通過離子注入的方式來改變本實用新型的耐壓值，使得本實用新型可適應不同耐壓需求的產品。
【專利說明】
一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的外延片結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及半導體器件技術領域，具體是一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的外延片結構。
【背景技術】
[0002]隨著集成電力技術的飛速發展，硅外延技術在集成電路制造中應用越來越廣泛。其中，硅外延技術是通過化學氣象沉積等方法在硅襯底上沉積一層硅單晶層，硅襯底及其上沉積的硅單晶層共同構成外延片。現有外延片應用于金屬氧化物半導體場效應晶體管上時，每種外延片適應的產品耐壓范圍較小，外延片通用性較差，不便于通過簡單改變外延片來適應不同耐壓需求的產品，當某種耐壓需求的金屬氧化物半導體場效應晶體管不再制造時，與其配套的外延片也不再使用，這造成大量資源浪費。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于解決現有外延片通用性較差的問題，提供了一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的外延片結構，其應用時便于調節來適應不同耐壓需求的產品，進而便于推廣應用。
[0004]本實用新型解決上述問題主要通過以下技術方案實現:一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的外延片結構，包括襯底、外延層、絕緣介質層、二氧化硅底層及單晶硅隔離層，所述單晶硅隔離層和二氧化硅底層分別覆蓋于襯底上下端面，外延層沉積于單晶硅隔離層上端面，絕緣介質層覆蓋在外延層上端面;所述外延層上端面內凹構成有第一環狀隔離溝槽及環繞第一環狀隔離溝槽設置且與第一環狀隔離溝槽接通的第二環狀隔離溝槽，所述第一環狀隔離溝槽和第二環狀隔離溝槽兩者內部均填充有柵氧化層及位于柵氧化層中央的柵極導電多晶硅;所述第一環狀隔離溝槽與第二環狀隔離溝槽之間、第二環狀隔離溝槽與外延層的側壁之間均設置有P型阱區，所述P型阱區上方設置有N型源極區，所述絕緣介質層上設有與N型源極區形成歐姆接觸的源極接觸結構，所述外延層內設有位于P型阱區下方的離子注入調節層。本實用新型的第一環狀隔離溝槽靠近外延層的中央，第二環狀隔離溝槽靠近外延層的邊緣，第一環狀隔離溝槽和第二環狀隔離溝槽兩者的深度和寬度根據摻雜濃度、耐壓需求等參數具體確定。本實用新型應用時，可通過在離子注入調節層注入不同的離子，來調節本實用新型的耐壓值，進而使得本實用新型適應不同耐壓需求的產品。
[0005]為了便于連接源極電位，進一步的，所述外延層上設置有與P型阱區和N型源極區接觸的歐姆接觸區，所述源極接觸結構包括源極金屬層和金屬引線，所述源極金屬層穿過絕緣介質層且與歐姆接觸區接觸，所述金屬引線設于絕緣介質層上方且與源極金屬層連接。
[0006]進一步的，所述第一環狀隔離溝槽與第二環狀隔離溝槽同軸設置。
[0007]為了取材便捷，進一步的，所述絕緣介質層的材質為硼磷硅玻璃材料。
[0008]進一步的，所述二氧化娃底層厚度為4?5μηι，所述單晶娃隔離層厚度為3?4μηι。
[0009]進一步的，所述離子注入調節層注入的元素為磷或硼。本實用新型應用時，對于N型金屬氧化物半導體場效應晶體管，可通過在離子注入調節層注入硼來提升耐壓值，也可通過在離子注入調節層注入磷降低耐壓值;對于P型金屬氧化物半導體場效應晶體管，可通過在離子注入調節層注入磷來提升耐壓值，也可通過在離子注入調節層注入硼降低耐壓值。
[0010]綜上所述，本實用新型具有以下有益效果:(I)本實用新型整體結構簡單，便于實現，成本低，本實用新型的外延層內配備有離子注入調節層，在本實用新型應用時，可通過向離子注入調節層注入離子的方式來調節外延片的耐壓值，只需增加一步簡單的離子注入工序，即可適應不同耐壓需求的金屬氧化物半導體場效應晶體管。如此，本實用新型在某種耐壓需求的金屬氧化物半導體場效應晶體管不再制造時，與其配套的外延片也可再次利用，節省資源，便于推廣應用。
[0011 ] (2)在外延片的生產過程中，普遍存在自摻雜現象，摻雜效應會導致外延片中外延層電阻率均勻性變差，本實用新型通過在襯底上下端面分別覆蓋單晶硅隔離層和二氧化硅底層，可將襯底中的摻雜劑封閉在其內，可防止外延時揮發而產生自摻雜現象;本實用新型的單晶硅隔離層將襯底與外延層隔開，襯底中的摻雜劑也不易進入外延層，可防止襯底與外延層產生自摻雜現象，進而能提高外延層的電阻率均勻性。如此，本實用新型還解決了外延片中外延層電阻率均勻性較差的技術問題。
【附圖說明】
[0012]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本實用新型實施例的限定。在附圖中:
[0013]圖1為本實用新型一個具體實施例的剖視結構示意圖。
[0014]附圖中標記所對應的零部件名稱:1、襯底，2、外延層，3、第一環狀隔離溝槽，4、第二環狀隔離溝槽，5、柵氧化層，6、離子注入調節層，7、歐姆接觸區，8、源極金屬層，9、P型阱區，10、N型源極區，11、絕緣介質層，12、金屬引線，13、二氧化硅底層，14、單晶硅隔離層。
【具體實施方式】
[0015]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，本實用新型的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本實用新型，并不作為對本實用新型的限定。
[0016]實施例1:
[0017]如圖1所示，一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的外延片結構，包括襯底1、外延層2、絕緣介質層11、二氧化硅底層13及單晶硅隔離層14，其中，單晶硅隔離層14和二氧化硅底層13分別覆蓋于襯底I上下端面，外延層2沉積于單晶硅隔離層14上端面，絕緣介質層11覆蓋在外延層2上端面，如此，本實施例的二氧化硅底層13、襯底1、單晶硅隔離層14、外延層2及絕緣介質層11五者由下至上順次層疊設置。本實施例的外延層2上端面內凹構成有第一環狀隔離溝槽3和第二環狀隔離溝槽4，第二環狀隔離溝槽4環繞第一環狀隔離溝槽3設置且與第一環狀隔離溝槽3同軸設置，第一環狀隔離溝槽3與第二環狀隔離溝槽4接通。本實施例的第一環狀隔離溝槽3和第二環狀隔離溝槽4兩者內部均填充有柵氧化層5，柵氧化層5中央設置有柵極導電多晶硅，填充于第一環狀隔離溝槽3內的柵氧化層5中央的柵極導電多晶硅形成懸浮場板，填充于第二環狀隔離溝槽4內的柵氧化層5中央的柵極導電多晶硅構成柵電極。本實施例的第一環狀隔離溝槽3與第二環狀隔離溝槽4之間、第二環狀隔離溝槽4與外延層2的側壁之間均設置有P型阱區9，P型阱區9上方設置有N型源極區10，絕緣介質層11上設有與N型源極區10形成歐姆接觸的源極接觸結構。本實施例的襯底I和外延層2均為N型，N型源極區10的摻雜濃度優選比外延層2摻雜濃度大三個數量級。本實施例的外延層2內設有位于P型阱區9下方的離子注入調節層6，其中，離子注入調節層6注入的元素為磷或硼。為了使本實施例應用時取材便捷，本實施例中絕緣介質層11的材質優選為硼磷硅玻璃材料。本實施例在具體設置時，二氧化硅底層13厚度為4?5μπι，優選為4.5μπι;單晶硅隔離層14厚度為3?4μηι，優選為3.5μηι。
[0018]本實施例應用時，通過在離子注入調節層6注入磷或硼，即可改變本實施例的耐壓值，進而使得本實施例可滿足不同耐壓需求的金屬氧化物半導體場效應晶體管。
[0019]實施例2:
[0020]本實施例在實施例1的基礎上做出了如下進一步限定:本實施例的外延層2上設置有與P型阱區9和N型源極區10接觸的歐姆接觸區7，其中，歐姆接觸區7的摻雜濃度大于P型阱區9摻雜濃度三個數量級。本實施例的源極接觸結構包括源極金屬層8和金屬引線12，源極金屬層8穿過絕緣介質層11且與歐姆接觸區7接觸，金屬引線12設于絕緣介質層11上方且與源極金屬層8連接。本實施例在具體設置時，先在絕緣介質層11上開孔，再在該開孔內填充源極金屬層8。
[0021]以上所述的【具體實施方式】，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的外延片結構，其特征在于，包括襯底(I)、外延層(2)、絕緣介質層(11)、二氧化硅底層(13)及單晶硅隔離層(14)，所述單晶硅隔離層(14)和二氧化硅底層(13)分別覆蓋于襯底(I)上下端面，外延層(2)沉積于單晶硅隔離層(14)上端面，絕緣介質層(11)覆蓋在外延層(2)上端面;所述外延層(2)上端面內凹構成有第一環狀隔離溝槽(3)及環繞第一環狀隔離溝槽(3)設置且與第一環狀隔離溝槽(3)接通的第二環狀隔離溝槽(4)，所述第一環狀隔離溝槽(3)和第二環狀隔離溝槽(4)兩者內部均填充有柵氧化層(5)及位于柵氧化層(5)中央的柵極導電多晶硅;所述第一環狀隔離溝槽(3)與第二環狀隔離溝槽(4)之間、第二環狀隔離溝槽(4)與外延層(2)的側壁之間均設置有P型阱區(9)，所述P型阱區(9)上方設置有N型源極區(10)，所述絕緣介質層(11)上設有與N型源極區(10)形成歐姆接觸的源極接觸結構，所述外延層(2)內設有位于P型阱區(9)下方的離子注入調節層(6)。2.根據權利要求1所述的一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的外延片結構，其特征在于，所述外延層(2)上設置有與P型阱區(9)和N型源極區(10)接觸的歐姆接觸區(7)，所述源極接觸結構包括源極金屬層(8)和金屬引線(12)，所述源極金屬層(8)穿過絕緣介質層(11)且與歐姆接觸區(7)接觸，所述金屬引線(12)設于絕緣介質層(11)上方且與源極金屬層(8)連接。3.根據權利要求1所述的一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的外延片結構，其特征在于，所述第一環狀隔離溝槽(3)與第二環狀隔離溝槽(4)同軸設置。4.根據權利要求1所述的一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的外延片結構，其特征在于，所述絕緣介質層(11)的材質為硼磷硅玻璃材料。5.根據權利要求1所述的一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的外延片結構，其特征在于，所述二氧化娃底層(13)厚度為4?5μηι，所述單晶娃隔離層(14)厚度為3?4μηι。6.根據權利要求1?5中任意一項所述的一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的外延片結構，其特征在于，所述離子注入調節層(6)注入的元素為磷或硼。
【文檔編號】H01L29/78GK205692834SQ201620673440
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月30日 公開號201620673440.8, CN 201620673440, CN 205692834 U, CN 205692834U, CN-U-205692834, CN201620673440, CN201620673440.8, CN205692834 U, CN205692834U
【發明人】陳小鐸, 王作義, 崔永明, 馬洪文, 白磊
【申請人】四川廣瑞半導體有限公司