[发明专利]一种提高超深亚微米MOSFET抗辐照特性的方法

说明书

技术领域

本发明属于场效应晶体管(MOSFET-Metal Oxide Silicon Field EffectTransistor，简称MOSFET)技术领域，尤其涉及一种提高超深亚微米MOSFET抗辐照特性的方法。

背景技术

在辐射环境中的MOSFET，辐照会引起氧化层中固定陷阱电荷的堆积和二氧化硅/硅界面态的增加，进而导致器件阈值电压的漂移和泄漏电流的增加。对于超深亚微米的器件，隔离区成为辐照的敏感区。为了提高超深亚微米MOSFET(也可称为器件)的抗辐照特性，人们提出了几种不同的方法：

方法一：保护环结构。I.Yoshii等人在文献“TOTAL-DOSE CHARACTERIZATIONOF A HIGH-PERFORMANCE RADIATION-HARDENED 1.0um CMOS SEA-OF-GATESTECHNOLOGY”(IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE，VOL.37，NO.6，DECEMBER 1990)中提到可以用保护环结构提高器件的抗辐照特性。这种方法在场氧隔离和器件之间掺入与衬底掺杂类型相同的杂质，该区域与源漏之间形成了pn结，实现了场氧与源漏的隔离，减小了器件源漏极之间的泄漏电流；在场氧的下面进行与衬底掺杂类型相同的高掺杂，提高寄生晶体管的阈值电压，从而减小了器件之间的泄漏电流。但是这种方法在场氧合晶体管之间增加了一个掺杂区域，这必然会增大芯片的面积，不利于芯片集成度的提高。

方法二：环栅器件。D.R.Alexander等人在文献“Design issues forradiation tolerant microcircuits in space，”(IEEE NSREC Short Course，1996，V-1.)中提到采用环栅结构来提高器件的抗辐照特性。其结构如图1所示，101为该器件的栅，102、103分别为器件的源漏，实验结果表明环栅器件具有较强的加固能力。因为栅的两侧只是源和漏，与场氧化层没有接触，因此不会形成器件源漏极之间泄漏通路。但是对于器件之间的泄漏，这种结构没有办法抑制。而且由于环栅器件本身特有的结构，即环的周长为器件的宽度，所以它的宽长比没有办法做的很小。这样应用于电路的时候就有很多限制。环栅器件的另一个缺点是，由于其器件结构与常规器件不同，因此，应用于电路模拟的时候还需要对它重新建立模型。

上述两种方法都不是比较理想的抗辐照器件。比较理想的抗辐照器件，首先要具有较好的抗辐照特性，其次器件的尺寸不会受到限制，而且又不会影响器件的集成度，同时从模型的角度来讲应尽量能沿用CMOS的模型。

如何提高超深亚微米场效应晶体管的抗辐照能力成为当今研究的热点和难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高MOSFET抗辐照特性的方法。该方法有效地改善了超深亚微米场效应晶体管MOSFET器件的抗辐照性能。本发明的上述目的是通过如下的技术方案予以实现的：

一种提高超深亚微米MOSFET抗辐照特性的方法，其步骤包括：

1)定义场效应晶体管器件的隔离区，并在该隔离区域刻蚀一个沟槽；

2)在所述沟槽内壁上淀积一绝缘介质层；

3)淀积半导体材料填充上述沟槽。

在所述半导体材料内掺杂与衬底掺杂类相同的杂质，即对于NMOSFET，掺入P型杂质；对于PMOSFET，掺入N型杂质，掺杂的量的范围可为5e16cm^-3-1e19cm^-3。

所述绝缘介质层为二氧化硅、SiO_xN_y、Al₂O₃或HfO₂等高K材料。

绝缘介质层的厚度为10nm-40nm。

所述半导体材料为多晶硅、硅、锗等半导体材料。

步骤3之后，化学机械抛光去掉高于绝缘介质层的半导体材料，使得隔离区的表面变得平坦。

步骤3之后，在氯气气氛中通过RIE刻蚀来调整多晶硅的高度，去掉高于绝缘介质层的多晶硅材料。

在所述隔离区下方掺入与衬底掺杂类型相同的高浓度杂质。

本发明有以下优点：