【技术实现步骤摘要】
本申请属于半导体，尤其涉及一种抗辐照功率场效应晶体管及其制造方法。
技术介绍
1、功率mosfet(metal oxide semiconductor field effect transistor，金属半导体氧化物场效应晶体管)被广泛应用于电子电力领域。随着航空航天领域的发展，功率mosfet也被应用于具有大量带电粒子及宇宙射线的空间环境中。在这种空间环境下，普通的功率mosfet会发生单粒子栅穿(segr，single event gate rupture)的失效情况，使功率mosfet的栅氧化层造成不可恢复的物理损伤，无法正常工作。
2、目前，为了防止功率mosfet发生单粒子栅穿的现象，通常会通过locos工艺增加栅氧化层的厚度，或者在jfet区引入p型注入的结构。但locos工艺较为复杂且抗单粒子能力较弱，并且会影响功率mosfet的总剂量性能，还可能会造成漏电风险，而采用在jfet区进行p型注入的方式则会导致jfet区变窄，导通电阻较大，影响功率mosfet的性能。
技术实现思路
1、本申请提供一种抗辐照功率场效应晶体管及其制造方法，场效应晶体管的制造工艺较为简单，具有较强的抗辐照能力，并且能够保证场效应晶体管的性能。
2、本申请提供了一种抗辐照功率场效应晶体管，其中，包括沿第一方向层叠设置的栅极结构层、外延层和衬底层，在靠近栅极结构层的一侧，外延层内设置有多个第一导电结构区、多个jfet区和多个第二导电结构区，沿第一方向和第二方向，第二导电结构
3、如上的抗辐照功率场效应晶体管，其中，沿第一方向，第二导电结构区的厚度为第一导电结构区的厚度的50％及以下；沿第二方向，第二导电结构区的宽度为第一导电结构区的宽度的50％及以下。
4、如上的抗辐照功率场效应晶体管，其中，第一导电结构区包括第一阱区、第一重掺杂区和第二重掺杂区，第一阱区由外延层在第一方向上的第一表面延伸至内部，第一重掺杂区和第二重掺杂区均设于第一阱区内并均沿外延层的第一表面向内延伸，第二重掺杂区设于第一重掺杂区在第二方向上的两侧；其中，第一阱区和第一重掺杂区具有第二导电类型，第二重掺杂区具有第一导电类型。
5、如上的抗辐照功率场效应晶体管，其中，第二导电结构区包括第二阱区、第三重掺杂区和第四重掺杂区，第二阱区由外延层在第一方向上的第一表面延伸至内部，第三重掺杂区和第四重掺杂区均设于第二阱区内并均沿外延层的第一表面向内延伸，第四重掺杂区设于第三重掺杂区在第二方向上的两侧；其中，第二阱区和第三重掺杂区具有第二导电类型，第四重掺杂区具有第一导电类型。
6、如上的抗辐照功率场效应晶体管，其中，沿第二方向，第三重掺杂区的宽度小于第一重掺杂区的宽度，第四重掺杂区的宽度小于第二重掺杂区的宽度。
7、如上的抗辐照功率场效应晶体管，其中，还包括第一电极层和隔离层，隔离层设于第一电极层与栅极结构层之间，用于隔离第一电极层与栅极结构层导电连接，隔离层具有多个沿第二方向间隔设置的连通部，各连通部与第一导电结构区或第二导电结构区位置相对的设置，第一电极层穿过连通部与第一导电结构区或第二导电结构区导电连接。
8、如上的抗辐照功率场效应晶体管，其中，第一电极层包括第一电极本体部和多个第一电极连接部，第一电极本体部为垂直于第一方向的板状结构，第一电极连接部沿第一方向延伸并沿朝向外延层的方向凸出于第一电极本体部，多个第一电极连接部一一对应的设于多个连通部内；一部分第一电极连接部与第一重掺杂区及第二重掺杂区均形成欧姆接触，另一部分第一电极连接部与第三重掺杂区和第四重掺杂区均形成欧姆接触。
9、如上的抗辐照功率场效应晶体管，其中，隔离层还包括用于容纳栅极结构层多个容纳部，各容纳部均设于两个相邻的连通部之间，各连通部与jfet区及与jfet区相邻的第一导电结构区和第二导电结构区均导电连接。
10、另一方面，本申请还提供了一种抗辐照功率场效应晶体管的制造方法，其中，包括：
11、在衬底层的第一方向上的一侧进行外延生长，形成具有第一导电类型的外延层；
12、在外延层的第一表面进行第一导电类型离子的注入，并进行退火形成jfet区；
13、在外延层的第一表面向jfet区的两侧和内部分别进行第二导电类型离子的注入，并退火形成第一阱区和第二阱区；
14、在外延层的第一表面向第一阱区和第二阱区内部进行重掺杂的第二导电类型离子的注入，并分别激活形成第一重掺杂区和第三重掺杂区；
15、在外延层的第一表面向第一重掺杂区的两侧和第三重掺杂区的两侧分别进行重掺杂的第一导电类型离子的注入，并分别激活形成第二重掺杂区和第四重掺杂区；
16、在外延层的第一表面设置与jfet区导电连接的栅极结构层；
17、在外延层的第一表面的一侧依次设置隔离层、第一电极层和钝化层，在衬底层的第二表面设置第二电极层。
18、如上的抗辐照功率场效应晶体管的制造方法，其中，在外延层的第一表面的一侧设置隔离层和第一电极层的步骤中，具体包括：在外延层的第一表面及栅极结构层的表面淀积隔离介质形成隔离层，隔离层的靠近外延层的一侧形成用于容纳栅极结构层的容纳部；沿第一方向对隔离层进行孔刻蚀，形成多个连通部；在隔离层的表面及连通部内淀积金属，形成第一电极层，第一电极层包括设于隔离层表面的第一电极本体部和设于连通部内的第一电极连接部。
19、本申请的场效应晶体管包括沿第一方向层叠设置的栅极结构层、外延层和衬底层，在靠近栅极结构层的一侧，外延层内设置有多个第一导电结构区、多个jfet区和多个第二导电结构区，第二导电结构区设于相邻两个第一导电结构区之间的jfet区内，且第二导电结构区内具有第一导电类型区域和第二导电类型区域，从而能够与jfet区共同作用，以抵抗jfet区与栅极结构层耦合部分的高场强，使栅极结构层处的场强降低，进而使场效应晶体管具有较强的抗辐照能力，并且具有第一导电类型区域和第二导电类型区域的第二导电结构区内部能够形成沟道，增加了场效应晶体管的整体沟道数量，降低了导通电阻；第二导电结构区的宽度和厚度均小于第一导电结构区，第二导电结构区在jfet区内的所占面积较小，使两个第一导电结构区之间的jfet区具有足够的面积，jfet区处的导通电阻较小，保证了场效应晶体管的性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种抗辐照功率场效应晶体管，其特征在于，包括沿第一方向(X)层叠设置的栅极结构层(20)、外延层(30)和衬底层(40)，在靠近所述栅极结构层(20)的一侧，所述外延层(30)内设置有多个第一导电结构区(60)、多个JFET区(70)和多个第二导电结构区(80)，沿所述第一方向(X)和第二方向(Y)，所述第二导电结构区(80)的厚度和宽度均小于所述第一导电结构区(60)，各所述JFET区(70)设于相邻的所述第一导电结构区(60)之间，各所述第二导电结构区(80)分别对应设于各所述JFET区(70)内；
2.根据权利要求1所述的抗辐照功率场效应晶体管，其特征在于，沿所述第一方向(X)，所述第二导电结构区(80)的厚度为所述第一导电结构区(60)的厚度的50％及以下；沿所述第二方向(Y)，所述第二导电结构区(80)的宽度为所述第一导电结构区(60)的宽度的50％及以下。
3.根据权利要求1所述的抗辐照功率场效应晶体管，其特征在于，所述第一导电结构区(60)包括第一阱区(61)、第一重掺杂区(62)和第二重掺杂区(63)，所述第一阱区(61)由所述外延层(
4.根据权利要求3所述的抗辐照功率场效应晶体管，其特征在于，所述第二导电结构区(80)包括第二阱区(81)、第三重掺杂区(82)和第四重掺杂区(83)，所述第二阱区(81)由所述外延层(30)在所述第一方向(X)上的第一表面延伸至内部，所述第三重掺杂区(82)和所述第四重掺杂区(83)均设于所述第二阱区(81)内并均沿所述外延层(30)的所述第一表面向内延伸，所述第四重掺杂区(83)设于所述第三重掺杂区(82)在所述第二方向(Y)上的两侧；
5.根据权利要求4所述的抗辐照功率场效应晶体管，其特征在于，沿所述第二方向(Y)，所述第三重掺杂区(82)的宽度小于所述第一重掺杂区(62)的宽度，所述第四重掺杂区(83)的宽度小于所述第二重掺杂区(63)的宽度。
6.根据权利要求4所述的抗辐照功率场效应晶体管，其特征在于，还包括第一电极层(10)和隔离层(90)，所述隔离层(90)设于所述第一电极层(10)与所述栅极结构层(20)之间，用于隔离所述第一电极层(10)与所述栅极结构层(20)导电连接，所述隔离层(90)具有多个沿所述第二方向间隔设置的连通部(91)，各所述连通部(91)与所述第一导电结构区(60)或所述第二导电结构区(80)位置相对的设置，所述第一电极层(10)穿过所述连通部(91)与所述第一导电结构区(60)或所述第二导电结构区(80)导电连接。
7.根据权利要求6所述的抗辐照功率场效应晶体管，其特征在于，所述第一电极层(10)包括第一电极本体部(11)和多个第一电极连接部(12)，所述第一电极本体部(11)为垂直于所述第一方向(X)的板状结构，所述第一电极连接部(12)沿所述第一方向(X)延伸并沿朝向所述外延层(30)的方向凸出于所述第一电极本体部(11)，多个所述第一电极连接部(12)一一对应的设于多个所述连通部(91)内；
8.根据权利要求6所述的抗辐照功率场效应晶体管，其特征在于，所述隔离层(90)还包括用于容纳所述栅极结构层(20)多个容纳部(92)，各所述容纳部(92)均设于两个相邻的所述连通部(91)之间，各所述连通部(91)与所述JFET区(70)及与所述JFET区(70)相邻的所述第一导电结构区(60)和所述第二导电结构区(80)均导电连接。
9.一种抗辐照功率场效应晶体管的制造方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的抗辐照功率场效应晶体管的制造方法，其特征在于，在所述外延层(30)的第一表面的一侧设置隔离层(90)和第一电极层(10)的步骤中，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种抗辐照功率场效应晶体管，其特征在于，包括沿第一方向(x)层叠设置的栅极结构层(20)、外延层(30)和衬底层(40)，在靠近所述栅极结构层(20)的一侧，所述外延层(30)内设置有多个第一导电结构区(60)、多个jfet区(70)和多个第二导电结构区(80)，沿所述第一方向(x)和第二方向(y)，所述第二导电结构区(80)的厚度和宽度均小于所述第一导电结构区(60)，各所述jfet区(70)设于相邻的所述第一导电结构区(60)之间，各所述第二导电结构区(80)分别对应设于各所述jfet区(70)内；
2.根据权利要求1所述的抗辐照功率场效应晶体管，其特征在于，沿所述第一方向(x)，所述第二导电结构区(80)的厚度为所述第一导电结构区(60)的厚度的50％及以下；沿所述第二方向(y)，所述第二导电结构区(80)的宽度为所述第一导电结构区(60)的宽度的50％及以下。
3.根据权利要求1所述的抗辐照功率场效应晶体管，其特征在于，所述第一导电结构区(60)包括第一阱区(61)、第一重掺杂区(62)和第二重掺杂区(63)，所述第一阱区(61)由所述外延层(30)在所述第一方向(x)上的第一表面延伸至内部，所述第一重掺杂区(62)和所述第二重掺杂区(63)均设于所述第一阱区(61)内并均沿所述外延层(30)的所述第一表面向内延伸，所述第二重掺杂区(63)设于所述第一重掺杂区(62)在所述第二方向(y)上的两侧；
4.根据权利要求3所述的抗辐照功率场效应晶体管，其特征在于，所述第二导电结构区(80)包括第二阱区(81)、第三重掺杂区(82)和第四重掺杂区(83)，所述第二阱区(81)由所述外延层(30)在所述第一方向(x)上的第一表面延伸至内部，所述第三重掺杂区(82)和所述第四重掺杂区(83)均设于所述第二阱区(81)内并均沿所述外延层(30)的所述第一表面向内延伸，所述第四重掺杂区(83)设于所述第三重掺杂区(82)在所述第二方向(y)上的两侧；
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，张彦飞，刘梦新，温霄霞，
申请(专利权)人：北京中科新微特科技开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。