[发明专利]具有第IVA族离子注入的MOSFET的结构与制造方法

说明书

本发明揭露一种具有第IVA族离子注入的MOSFET的结构与制造方法，第IVA族离子注入层设置于基极之中，且第IVA族离子注入层接近于该栅极氧化层与该基极的交界面；其中，第IVA族离子注入层用来改变结构的一通道的性质。本发明提出的第IVA族离子注入的金属氧化物半导体场效应晶体管的结构与制造方法可用来改善栅极氧化层品质，提升场效电子迁移率。

技术领域

本发明是关于一种具有第IVA族离子注入的金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)的结构与制造方法，尤指一种栅极氧化层进行氧化前利用第IVA族离子注入(implant)改善4H-SiC氧化的结构与制造方法。

背景技术

在先前技术中，碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管的场效电子迁移率过低(5～10cm²/V·s)一直是碳化硅器件最大的缺点，近年来已经发展出使用氧化后一氧化氮热退火可以让电子迁移率有效提升至约30cm²/V·s。

澳洲格里菲斯大学的Hui-feng Li于1997年提出在6H-SiC金属氧化物半导体电容(MOSC)在氧化工艺后经过一氧化氮(NO)与氧化亚氮(N₂O)环境下的快速加热工艺(Rapidthermal process,RTP)，实验发现经过NO RTP工艺的MOSC测量到的交界面缺陷密度(Interface trap density,D_it)比一般工艺测量到的结果还低。

2001年，奥本大学G.Y.Chung.et.al把这个技术利用在4H-SiC水平型MOSFET，氧化后经过1175℃,1atm,2hr,NO热退火，成功将通道(Channel)电子迁移率从5cm²/V·s提高到37cm²/V·s。原因是其中氮原子会进入SiC/SiO₂接口与Si形成键结，移除Si与C键结，C与C之间的键结也变少。

2010年，奈良先端科学技术大学院大学Dai Okamoto发表新的热退火技术，改由三氯氧磷(POCl₃)、氮气(N₂)与氧气(O₂)的混合气体，在1000℃环境下持续10min，这项研究成功将通道电子迁移率提升至89cm²/V·s，不过也连带造成副作用就是阈值电压(ThresholdVoltage，V_TH)急剧变小。

发明内容

本发明提出第IVA族离子注入的金属氧化物半导体场效应晶体管的结构与制造方法来改善栅极氧化层品质，提升场效电子迁移率。

本发明不同于已知技术提升电子迁移率，而是栅极电极(Gate Electrode)氧化前，先在基极(Body)表面注入第IVA族离子，通过改变基极表面结构而影响栅极氧化现象，减少缺陷密度增加通道电子迁移率。

本发明提出第IVA族离子注入的金属氧化物半导体场效应晶体管的结构与制造方法，用以改变阈值电压(Threshold Voltage，V_TH)。

本发明一实施例揭露一种具有第IVA族离子注入的金属氧化物半导体场效应晶体管的结构，包含：一基极(Body)；一栅极电极，该栅极电极与该基极之间具有一栅极氧化层；以及一第IVA族离子注入层，设置于该基极之中，且该第IVA族离子注入层接近于该栅极氧化层与该基极的交界面；其中，该第IVA族离子注入层用来改变该结构的一通道(Channel)的性质。