[实用新型]具有三段式埋氧层的半导体场效应晶体管

说明书

本实用新型公开了具有三段式埋氧层的半导体场效应晶体管，该晶体管的埋氧层为三段式结构，body下面的BOX与源漏两端处BOX相分离，同时这三段BOX又将有源区和衬底相隔离；与传统SOI工艺相比，本实用新型body处的BOX离衬底底部更近；同时在源、漏两端底部加入P+层，从而使源、漏两端与BOX层隔离。基于上述结构，即使BOX中累积的正电荷达到一定程度，由于源、漏两端被隔离，漏电通道也形成不了，从而有效杜绝了背栅漏电；源、漏两端的P+作为体引出，不仅有效抑制了部分耗尽型SOI器件的浮体效应，而且也降低了器件的体接触电阻。

技术领域

本实用新型属于半导体器件研究领域，主要涉及一种具有三段式埋氧层的半导体场效应晶体管。

背景技术

绝缘体上的硅（SOI,Silicon on Insulator)是一种经过处理的特殊的硅片，其结构的主要特点是在衬底层和有源层之间埋入绝缘层（一般是SiO2）来隔断有源层和衬底之间的电气连接。这一结构特点为绝缘体上硅的器件带来了寄生效应小、速度快、功耗低和集成度高的优点。由于SOI是一种全介质隔离技术，它可以减少器件之间的寄生晶体管。因此，SOI MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)是一种很重要的器件，但是因为SOI器件的背栅效应，SOI器件会出现阈值电压漂移和漏电流增大的现象。

如图1所示，传统SOI MOSFET结构中，当埋氧层（BOX，buried oxide）中累积的正电荷达到一定程度从而产生较大的电压时，会在埋氧层和body的接触处形成反型沟道。由于源、漏两端和埋氧层接触，这样就会形成漏电通道，造成器件的开启，从而影响电路的性能。

目前现有的技术中，以Sandia国家实验室的BUSFET为代表可以解决SOI MOSFET的漏电现象。但是，如图2所示，BUSFET的非对称结构给电路设计带来了诸多不便。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种具有三段式埋氧层的半导体场效应晶体管，该晶体管结构对称，能有效解决背栅漏电的three-part SOI场效应晶体管及其制造方法。结构对称、背栅不漏电的three-part SOI场效应晶体管不仅降低了电路的功耗，而且给电路设计带来了很大的方便。

本实用新型的技术方案如下：

具有三段式埋氧层的半导体场效应晶体管，其特征在于：包括底部为作为支撑层的硅底层（1）和埋氧层（2）；所述硅底层（1）的上表面中间有一个凹槽，凹槽内生长有一段埋氧层（2），在凹槽两侧的硅底层（1）的上表面还分别生长有埋氧层（2），一共三段埋氧层（2）；位于凹槽内的埋氧层（2）上为硅顶层，位于硅底层（1）的上表面另两段埋氧层（2）的上面生长有P+层（3），P+层（3）上端分别为源极（4）和漏极（5）。

上述晶体管结构的制备方法，如下：

（a）准备一普通硅的wafer，利用光刻技术刻蚀掉上层的硅；

（b）利用掩模板，硅片的中间位置（未来body处的下方）刻蚀出一个凹槽；

（c）在步骤（b）所得的结构上生长一层氧化层，使得硅片的凹槽内和硅片上表面分别生长有氧化层，所述氧化层作为埋氧层（BOX层，Buried Oxide）；

（d）然后在氧化层上进行外延生长，通过控制生长时间使Si片变成一个新的wafer；

（e）在步骤（d）所得结构的基础上，进行离子注入；

所述离子注入分为两次：第一次，注入的离子能量高，时间长，从而使源漏底部形成P+区；第二次的离子注入为正常源漏区注入，从而形成源漏区。所述两次注入的离子相同，以不引入其他杂质离子为前提。同时第一次注入的离子浓度要大于有源区离子浓度1~2个数量级，从而形成P+区域。