電流可控型靜電感應(yīng)晶體管的制作方法

本實用新型涉及一種靜電感應(yīng)晶體管，特別是一種基于溝道隱埋層的電流可控型靜電感應(yīng)晶體管。
背景技術(shù)：
：靜電感應(yīng)晶體管(SIT)是一種能夠在較高頻率和大功率條件下工作的靜電感應(yīng)器件，在電子開關(guān)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。SIT的微尺寸效應(yīng)十分顯著而且結(jié)構(gòu)異常靈敏，其電流-電壓特性(I-V特性)和電性能參數(shù)對結(jié)構(gòu)、材料以及工藝等制造參數(shù)的關(guān)系十分復(fù)雜，相互關(guān)聯(lián)。在現(xiàn)有的研究中，對于SIT輸出電流等輸出特性的控制主要通過改變溝道長度與溝道寬度的比值、溝道摻雜濃度等來實現(xiàn)。但是改變某一結(jié)構(gòu)參數(shù)會影響到其他諸多電學(xué)特性參數(shù)，易造成制造技術(shù)難控制，工藝不穩(wěn)定，成品率低等問題。因此，需要找到一種新的方法，能夠在保持結(jié)構(gòu)、材料以及工藝等互相影響的制造參數(shù)不變的情況下，通過改變獨立的參數(shù)，來調(diào)控SIT的電學(xué)參數(shù)，從而增強(qiáng)SIT的輸出特性，通過更加穩(wěn)定的制造工藝，制備出性能優(yōu)良的SIT，并提高成品率。技術(shù)實現(xiàn)要素：本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，制備出能夠滿足使用要求的性能優(yōu)良的的SIT。本實用新型的一種電流可控型靜電感應(yīng)晶體管，包括漏極、位于漏極之上的低阻單晶襯底、位于低阻單晶襯底之上的高阻外延層和位于高阻外延層內(nèi)溝道下方的隱埋層，其特征在于隱埋層位于溝道下方0.3～0.7um，摻雜濃度為5×1014～1×1015cm-3，隱埋層厚度為0.4～0.6um?？梢酝ㄟ^改變隱埋層的厚度和濃度來調(diào)控SIT的輸出電流等輸出特性。用軟件模擬發(fā)現(xiàn)，隨著隱埋層厚度的增加，器件的輸出電流不斷增大，但當(dāng)輸出電流增大到一定程度時則會出現(xiàn)電流飽和而不再變化的情況。而隨著隱埋層濃度的不斷增大，在相同偏壓下，器件的輸出電流逐漸增大，對應(yīng)的導(dǎo)通電阻降低，同樣當(dāng)濃度增大到一定程度時，特性曲線也會出現(xiàn)一定重合甚至變形，因此濃度也不宜過大。在實際選擇過程中，需要綜合考慮摻雜濃度、厚度以及器件制作工藝的難易程度。一般隱埋層摻雜濃度選取5×1014～1×1015cm-3，厚度選取0.4～0.6um。進(jìn)一步，該隱埋層既適用于N溝道SIT，也適用于P溝道SIT。本實用新型在溝道下方制作一層隱埋層，類似于將漏壓對溝道勢壘的調(diào)控從漏極提高到了隱埋層的位置，使得漏壓對本征柵電勢的調(diào)控越過了部分漂移區(qū)，更直接、更有效地作用于勢壘鞍點，提高了器件的漏控效率，進(jìn)而增大了器件的漏電流，而器件漂移區(qū)的厚度并不因此而發(fā)生改變。此外，在保證器件輸出電流增大、導(dǎo)通電阻降低的同時，器件表現(xiàn)出了優(yōu)良的擊穿特性。而且，對P溝道SIT來說，引入隱埋層可以補(bǔ)償由空穴作為載流子導(dǎo)致的遷移率比較低，進(jìn)而電流密度較低的負(fù)面影響。進(jìn)一步，本實用新型的電流可控型靜電感應(yīng)晶體管，采用硅切片作為SIT的低阻單晶襯底材料，厚度為30～40um，摻雜濃度為1×1018～1×1019cm-3；在該襯底片上生長一層厚度為20～26um，摻雜濃度為5×1012～1×1013cm-3的微摻雜高阻外延層；在高阻外延層上制作SIT的有源區(qū)，有源區(qū)溝道長度2～3um，柵區(qū)摻雜濃度為1×1018～1×1019cm-3，源區(qū)摻雜濃度也為1×1018～1×1019cm-3。進(jìn)一步，本實用新型的電流可控型靜電感應(yīng)晶體管為一種輸出特性可以隨著隱埋層的位置、摻雜濃度和厚度改變而變化的靜電感應(yīng)晶體管。本實用新型具有以下技術(shù)效果：在SIT的適當(dāng)位置埋入特定摻雜濃度和特定厚度的隱埋層，能有效提高漏-源偏壓對溝道勢壘的控制效率，提高器件的輸出電流和其他輸出特性，特別為解決P型溝道中空穴遷移率低導(dǎo)致電流過小的問題開辟了一種新途徑。在其他參數(shù)相同的情況下，隱埋層的引入可使P溝道SIT的輸出電流與N溝道SIT的相當(dāng)，且可使二者的輸出特性對稱，能夠使二者配對使用。并且可以通過控制隱埋層的厚度和濃度來調(diào)控SIT的輸出電流等輸出特性，從而優(yōu)化SIT的輸出性能，制備出滿足使用要求的SIT。附圖說明圖1為電流可控型靜電感應(yīng)晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1為漏極，2為低阻單晶襯底，3為高阻外延層，4為隱埋層，5為柵區(qū)，6為SiO2層，7為源區(qū)。圖2為不同濃度的隱埋層對P溝道SIT的I-V輸出特性的影響。圖3為不同厚度的隱埋層對P溝道SIT的I-V輸出特性的影響。圖4為不同位置的隱埋層對P溝道SIT的I-V輸出特性的影響。圖5為有隱埋層和無隱埋層時N溝道SIT的I-V特性圖。具體實施方式附圖為本實用新型的實施例，以下結(jié)合附圖說明。參見附圖1，本實用新型的一種電流可控型靜電感應(yīng)晶體管包括漏極1、位于漏極之上的低阻單晶襯底2、位于低阻單晶襯底之上的高阻外延層3和位于高阻外延層內(nèi)溝道下方的隱埋層4，其特征在于隱埋層4位于溝道下方0.3～0.7um，摻雜濃度為5×1014～1×1015cm-3，隱埋層厚度為0.4～0.6um。在其他參數(shù)保持不變的情況下，對于隱埋層的厚度和摻雜濃度對SIT輸出特性的控制能力分別進(jìn)行分析。過程及結(jié)果如下：SIT結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)定值參數(shù)數(shù)值單位柵區(qū)摻雜濃度1.0e19cm-3源區(qū)摻雜濃度1.0e19cm-3外延層摻雜濃度1.0e13cm-3漏區(qū)摻雜濃度1.0e19cm-3總單元寬度9.0mm總器件厚度37.0mm柵接觸窗口半寬0.75mm源接觸窗口寬1.5mm漏接觸層厚度2.0mm柵區(qū)結(jié)深1.0mm源區(qū)結(jié)深3.0mm漏接觸層厚度2.0mm對于P溝道SIT，在濃度N＝1×1013cm-3的外延層中溝道下方0.5um處引入厚度設(shè)定為0.5um的P型隱埋層，濃度分別取N＝5×1013cm-3、1×1014cm-3、5×1014cm-3、1×1015cm-3、5×1015cm-3、1×1016cm-3以及無隱埋層這幾種情況，附圖2為柵壓VG取1V，漏壓VD為0至-200V時，不同濃度的隱埋層對器件I-V輸出特性的影響?？梢园l(fā)現(xiàn)，當(dāng)隱埋層濃度接近外延層濃度時，器件輸出特性基本不變；隨著隱埋層濃度的不斷增大，在相同偏壓下，器件的輸出電流逐漸增大，相應(yīng)的導(dǎo)通電阻不斷降低。但是當(dāng)濃度增大到一定程度時，特性曲線出現(xiàn)一定重合甚至變形，因此濃度也不宜過大，隱埋層濃度一般選取5×1014～1×1015cm-3。在濃度N＝1×1013cm-3的外延層中溝道下方0.5um處引入摻雜濃度設(shè)定為1×1015cm-3的P型隱埋層，厚度分別取0.5um、1.0um、1.5um、2.0um以及2.5um，得到柵壓VG取1V，漏壓VD為0至-200V時的輸出特性曲線，并與無隱埋層的P溝道SIT特性進(jìn)行對比，結(jié)果如附圖3所示。從圖中我們可以看出，隨著隱埋層厚度的增加，器件的輸出電流也隨著不斷增大，當(dāng)隱埋層厚度為0.5um時，輸出電流明顯大于無隱埋層的情況。但是，隨著隱埋層厚度繼續(xù)增加，輸出電流的增大會出現(xiàn)電流飽和現(xiàn)象，表現(xiàn)在圖像上即為I-V特性曲線出現(xiàn)開始出現(xiàn)變形，SIT的I-V特性曲線變形會嚴(yán)重影響器件性能，因此，隱埋層厚度一般選取0.4～0.6um。在濃度N＝1×1013cm-3的外延層中引入摻雜濃度設(shè)定為1×1015cm-3、厚度為0.5um的P型隱埋層，位置分別位于在溝道下方0.5um、1.0um、1.5um、2.0um、2.5um、3.0um、10um以及20um，得到柵壓VG取1V，漏壓VD為0至-200V時的輸出特性曲線，并與無隱埋層的P溝道SIT特性進(jìn)行對比，結(jié)果如附圖4所示。從圖中我們可以看出，隱埋層的位置對器件特性的影響相對摻雜濃度以及厚度要小很多，也就是說，當(dāng)隱埋層處于漂移區(qū)的不同位置時，器件電流輸出不會增加太多。為了簡化工藝流程，一般隱埋層選取溝道下方0.3～0.7um處。在本實用新型第一個實施例中，對P溝道SIT加隱埋層前后的輸出特性進(jìn)行了模擬，如上所述的結(jié)果顯示引入隱埋層對P溝道SIT輸出電流的增大和導(dǎo)通電阻的降低具有顯著的改善作用，并且隨著隱埋層摻雜濃度和厚度的增大，SIT的輸出電流越大。因為在溝道下方引入一層隱埋層，類似于將漏壓對溝道勢壘的調(diào)控從漏極提高到了隱埋層的位置，使得漏壓對本征柵電勢的調(diào)控越過了部分漂移區(qū)，更直接、更有效地作用于勢壘鞍點，提高了器件的漏控效率，進(jìn)而增大了器件的漏電流，而器件漂移區(qū)的厚度并不因此而發(fā)生改變。此外，在保證器件輸出電流增大、導(dǎo)通電阻降低的同時，器件表現(xiàn)出了優(yōu)良的擊穿特性。本實用新型的第二個實施例與前一個實施例基本是相同的，該實施例是爭對N溝道SIT。同樣對N溝道SIT加隱埋層前后的輸出特性進(jìn)行模擬，結(jié)果如附圖4所示，引入隱埋層對N溝道SIT輸出電流的增大和導(dǎo)通電阻的降低具有顯著的改善作用，規(guī)律與P溝道SIT類似。本實用新型的SIT，而且無論是N溝道SIT還是P溝道SIT都能有效提高漏-源偏壓對溝道勢壘的控制效率，從而提高器件的輸出電流和其他輸出特性。并且在相同偏壓下，隨著隱埋層摻雜濃度的增大和隱埋層厚度的增加，器件的輸出電流不斷增大，導(dǎo)通電阻不斷降低。但是當(dāng)濃度增大到一定程度時，特性曲線出現(xiàn)一定重合甚至變形，因此濃度也不宜過大。同樣，當(dāng)隱埋層厚度增大到一定程度時，繼續(xù)增加厚度也會出現(xiàn)電流飽和，表現(xiàn)在圖像上為輸出特性出現(xiàn)一定重合。因此，在實際選擇過程中，需要綜合考慮摻雜濃度、厚度以及器件制作工藝的難易程度，可以通過設(shè)定特定的隱埋層參數(shù)來得到所需特定輸出特性的SIT。一般情況下，隱埋層位于溝道下方0.3～0.7um處，摻雜濃度為5×1014～1×1015cm-3，厚度為0.4～0.6um時，SIT即可獲得優(yōu)良的輸出特性。當(dāng)前第1頁1 2 3