[发明专利]金属‑氧化物沟道半导体场效应晶体管的外延层结构

说明书

技术领域

本发明属于场效应晶体管技术领域，尤其涉及一种金属-氧化物沟道半导体场效应晶体管的外延层结构。

背景技术

金属-氧化物半导体场效应晶体管是一种以金属层的栅极隔着氧化层利用电场的效应来控制半导体的场效应晶体管，被广泛使用在模拟电路与数字电路中。随着半导体工艺的进步，使得高密度深沟道结构变得可能，从而进一步减小器件单胞尺寸。在半导体工艺中，外延层为生长在衬底上的单晶硅。

但是过去所用的沟道MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)采用的单外延层或者双外延层随着沟道的变深和密度变大，已经不能最大化的优化沟道功率MOSFET器件的表现。因此，需要更优化的外延层的设计来配合高密度深沟道的工艺结构来优化沟道功率MOSFET器件比如增强器件的耐压能力(BV)，减小导通电阻(Rdson),从而改进器件的品质因数。外延层的厚度和参杂浓度的不同会影响沟道功率MOSFET器件的功能参数。

发明内容

针对现有技术存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种金属-氧化物沟道半导体场效应晶体管的外延层结构，所述外延层结构的掺杂浓度先逐渐增大然后再逐渐减小。

优选地，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管设置有栅极、衬底和沟道，沿所述衬底指向所述栅极的方向定义为延伸方向，所述外延层结构的掺杂浓度沿所述延伸方向先逐渐增大然后再逐渐减小。

优选地，所述外延层结构沿所述延伸方向包括第一外延层、第二外延层和第三外延层，所述第一外延层和所述第三外延层的掺杂浓度均小于所述第二外延层的掺杂浓度的最大值。

优选地，沿所述延伸方向，所述第二外延层包括多个子层且多个所述子层的掺杂浓度不同，所述第一外延层是均匀分布的，第三外延层的掺杂浓度是均匀分布的，具有最高掺杂浓度的所述子层位于所述第二外延层的上半部分且所述最高掺杂浓度大于所述第一外延层和所述第三外延层的掺杂浓度。

优选地，沿所述延伸方向，多个所述子层的掺杂浓度按照如下方式分布：

-先逐渐增大然后再逐渐减小；

-逐渐增大至所述最高掺杂浓度然后再均匀分布；

-先逐渐增大至所述最高掺杂浓度然后再均匀分布，最后再逐渐减小。

优选地，沿所述延伸方向，所述第一外延层的上表面低于所述沟道的底部，所述沟道的底部位于所述第二外延层的下半部分，所述第三外延层的下表面高于所述栅极的底部。

优选地，沿所述延伸方向，所述第二外延层包括多个子层且多个所述子层的掺杂浓度不同，所述第一外延层是均匀分布的，所述第三外延层的掺杂浓度逐渐减小，具有最高掺杂浓度的所述子层位于所述第二外延层的上半部分，所述最高掺杂浓度大于所述第一外延层，所述最高掺杂浓度大于或等于所述第三外延层下表面的掺杂浓度，所述第三外延层的掺杂浓度逐渐减小。

优选地，沿所述延伸方向，多个所述子层的掺杂浓度按照如下方式分布：

-逐渐增大；

-逐渐增大至所述最高掺杂浓度然后再均匀分布。

优选地，沿所述延伸方向，所述第一外延层的上表面低于所述沟道的底部，所述沟道的底部位于所述第二外延层的下半部分，所述第三外延层的下表面低于所述栅极的底部。

优选地，沿所述延伸方向，所述第二外延层下表面的掺杂浓度大于所述第一外延层上表面的参杂浓度，所述第二外延层上表面的掺杂浓度大于所述第三外延层下表面的掺杂浓度，所述第一外延层是均匀分布的，第三外延层的掺杂浓度是均匀分布的。

优选地，沿所述延伸方向，所述第二外延层的掺杂浓度是均匀分布的或者是逐渐增大的。

优选地，所述第一外延层的掺杂浓度小于所述第三外延层的掺杂浓度。

优选地，沿所述延伸方向，所述第一外延层的上表面高于所述沟道的底部，所述沟道的底部位于所述第一外延层内，所述第三外延层的下表面低于所述栅极的底部。

本发明通过对金属-氧化物沟道半导体场效应晶体管的外延层结构的参杂浓度进行相应的设置，突破了传统的单外延层或双外延层结构。提供至少具有3外延层的结构，并且不同高度的外延层结构的参杂浓度的也不同，使得功率MOSFET器件的耐压能力得到提高，降低了功率MOSFET器件的道统电阻，提高了MOSFET的可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：