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场效应晶体管及其制备方法技术

技术编号:44281206 阅读:4 留言:0更新日期:2025-02-14 22:18
本发明专利技术实施例涉及半导体器件技术领域,公开了一种场效应晶体管及其制备方法。本发明专利技术中,在场效应晶体管内部设置沿远离衬底的方向上掺杂浓度递减的结构,能够使场效应晶体管内部的电场分布平缓变化,避免出现局部强电场和大电流的情况,防止出现局部温度过高,可以提高场效应晶体管在单粒子注入时的耐压能力,增加场效应晶体管的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及半导体器件,特别涉及一种场效应晶体管及其制备方法


技术介绍

1、功率mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种半导体分立器件。它具有输入阻抗高、损耗低、开关速度快、频率特性好等优点。功率器件通常要求较高的击穿电压和较低的导电电阻,但功率mosfet存在ron,sp∝vb2.5的“硅极限”问题。因此随着器件的击穿电压增大,导电损耗相应增大。超结结构的出现打破了传统的“硅极限”,超结mosfet具有优良的电特性,是大功率系统中理想的功率开关器件。

2、近年来,由于太空中各种重离子和射线的存在,空间辐射环境复杂,器件寿命受到严重影响,这对于功率器件在特殊环境下的可靠性提出了更高的要求。在空间辐照环境下,多种多样的重粒子和宇宙射线对器件的工作寿命造成严重影响,如单粒子效应(see),是mosfet器件的永久失效机制之一,主要有单粒子栅穿(segr)和单粒子烧毁(seb)两种。

3、单粒子烧毁(seb)是由重离子撞击处于阻断状态的器件而引发的。电子-空穴对沿着重离子的入射路径产生,该寄生双极晶体管由mosfet功率晶体管固有的n源极、p体区和n漂移区形成。如果产生的载流子电流导致电压下降并导通寄生双极结型晶体管(bjt),就会发生载流子倍增,导致电流过大,造成热烧毁。

4、单粒子栅穿效应(segr)是由于重离子撞击造成的栅氧化层的击穿。当n沟道器件处于关断状态时,即当vgs≤0v且重离子穿过栅氧化层时,产生的空穴在硅-氧化物界面上积累,它会导致栅氧化层上的瞬态电场增加。栅氧化层具有与厚度成比例的本征击穿电场,当瞬态场增加到本征击穿场以上时,在器件的硅颈区和栅极接触之间形成一条通过受损栅氧化层的传导路径,导致栅极电流的增加。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种场效应晶体管及其制备方法,能够提高场效应晶体管的抗单粒子效应性能。

2、为解决上述技术问题,本专利技术的第一方面提供了一种场效应晶体管,包括:

3、衬底;

4、外延层,叠设于所述衬底上;

5、导电层,叠设于所述外延层上,且位于所述外延层背离所述衬底的一侧;

6、沟道层,设于所述导电层背离所述衬底的一侧;

7、其中,所述外延层包括多个由半导体基质构成的子外延层,多个所述子外延层掺杂有杂质元素,在所述衬底朝向所述沟道层的方向上,多个所述子外延层的杂质元素的浓度递减。

8、本专利技术还提供了一种制备上述场效应晶体管的方法,包括:

9、提供一衬底,在所述衬底上形成依次形成多个子外延层,多个所述子外延层由半导体基质构成,且掺杂有杂质元素,在远离所述衬底的方向上,多个所述子外延层的杂质元素的浓度递减;

10、在远离所述衬底的所述子外延层上形成导电层;

11、在所述导电层上形成沟道层。

12、本专利技术第二方面还提供了另一种场效应晶体管,包括:

13、衬底;

14、导电层,叠设于所述衬底上;

15、沟道层,设于所述导电层背离所述衬底的一侧;

16、其中,所述导电层包括第一导电型柱区,所述第一导电型柱区由掺杂有第一类杂质元素的半导体基质构成,在所述衬底朝向所述沟道层的方向上,所述第一类杂质元素的掺杂浓度递减。

17、本专利技术还提供了一种制备上述场效应晶体管的方法,包括:

18、提供一衬底,在所述衬底上依次形成多层第一导电型层,每层所述第一导电型层掺杂有第一类杂质元素,在远离所述衬底的方向上,所述第一类杂质元素的掺杂浓度递减,多层所述第一导电型层形成第一导电型柱区;

19、在所述第一导电型柱区背离所述衬底的一侧形成沟道层。

20、本专利技术相对于现有技术而言,在场效应晶体管内部设置沿远离衬底的方向上掺杂浓度递减的结构,能够使场效应晶体管内部的电场分布平缓变化,避免出现局部强电场和大电流的情况,防止出现局部温度过高,可以提高场效应晶体管在单粒子注入时的耐压能力,增加场效应晶体管的可靠性。

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【技术保护点】

1.一种场效应晶体管,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的场效应晶体管,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的场效应晶体管,其特征在于,

4.根据权利要求2所述的场效应晶体管,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的场效应晶体管,其特征在于,

6.根据权利要求2所述的场效应晶体管,其特征在于,

7.根据权利要求6所述的场效应晶体管,其特征在于,

8.根据权利要求1-7任一项所述的场效应晶体管,其特征在于,

9.一种如权利要求1所述的场效应晶体管的制备方法,其特征在于,

10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,

11.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,

12.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,

13.一种场效应晶体管,其特征在于,包括:

14.根据权利要求13所述的场效应晶体管,其特征在于,

15.根据权利要求14所述的场效应晶体管,其特征在于,

16.根据权利要求13所述的场效应晶体管,其特征在于,

17.根据权利要求16所述的场效应晶体管,其特征在于,

18.根据权利要求13-17任一项所述的场效应晶体管,其特征在于,

19.一种如权利要求13所述的场效应晶体管的制备方法,其特征在于,

20.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,

21.根据权利要求20所述的制备方法,其特征在于,

...

【技术特征摘要】

1.一种场效应晶体管,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的场效应晶体管,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的场效应晶体管,其特征在于,

4.根据权利要求2所述的场效应晶体管,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的场效应晶体管,其特征在于,

6.根据权利要求2所述的场效应晶体管,其特征在于,

7.根据权利要求6所述的场效应晶体管,其特征在于,

8.根据权利要求1-7任一项所述的场效应晶体管,其特征在于,

9.一种如权利要求1所述的场效应晶体管的制备方法,其特征在于,

10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,

11.根据权利要求10所述的制备方法,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:贾国刘广海苏晓山宋吉昌雷正龙张熠鑫
申请(专利权)人:深圳吉华微特电子有限公司
类型:发明
国别省市:

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