一种抗辐照结型场效应晶体管的制作方法与流程

1.本发明属于半导体制作工艺技术领域，具体属于一种抗辐照结型场效应晶体管的制作方法。


背景技术：

2.结型场效应晶体管(jfet)是采用pn结作为器件的栅控制沟道的开通和截止，当栅上加pn结负偏压，pn结两边耗尽，当沟道被完全耗尽，器件处于沟道夹断状态，器件截止。反之，器件导通。jfet由于输入阻抗大、速度快、噪声系数低等特点，有着广泛的应用。
3.为了提高jfet的抗辐照性能，需要高的栅区表面浓度，但过高的栅区表面浓度会导致器件击穿电压以及夹断电压的下降，影响器件的正常工作。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种抗辐照结型场效应晶体管的制作方法，以解决上述问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种抗辐照结型场效应晶体管的制作方法，包括以下步骤，
7.步骤1，在p型硅衬底形成p型外延层，在p型外延层形成第一介质层；
8.步骤2，在第一介质层上进行光刻形成保护环区；对保护环区进行p型注入，形成p型掺杂区；
9.步骤3，在p型外延层的第一介质层上进行光刻形成漂移区，在漂移区上进行n型注入，形成n型掺杂区；
10.步骤4，在漂移区上通过光刻形成源漏区，再进行n型注入，形成n型掺杂区；
11.步骤5，在漂移区上进行光刻形成栅区；所述栅区贯穿漂移区，并延伸至p型外延层，在栅区中进行多次p型注入并退火，形成p型掺杂区；
12.步骤6，在漂移区内形成源极电极和漏极电极；
13.步骤7，在表面形成钝化层；
14.步骤8，在p型硅衬底的背面形成栅极电极后，完成抗辐照结型场效应晶体管。
15.优选的，步骤1中，所述p型硅衬底的电阻率范围为0.0001ω
˙
cm～0.1ω
˙
cm，所述p型外延层的电阻率范围为1ω
˙
cm～100ω
˙
cm。
16.优选的，步骤2中，所述p型注入为p+离子注入，p+离子注入的杂质为硼，注入能量范围为30kev至120kev，注入剂量在每平方厘米1e14个至1e17个。
17.优选的，步骤3中，所述n型注入为n
‑
离子注入，n
‑
离子注入的杂质为磷，注入能量范围为30kev至120kev，注入剂量在每平方厘米1e11个至1e14个。
18.优选的，步骤4中，所述n型注入为n
‑
离子注入，n
‑
离子注入的杂质为磷，注入能量范围为30kev至120kev，注入剂量在每平方厘米1e14个至1e17个。
19.优选的，步骤5中，所述p型注入为p+离子注入，p+离子注入的杂质为硼，单次注入
能量范围为30kev至120kev，单次注入剂量在每平方厘米1e12个至1e15个。
20.优选的，步骤5中，p型注入的次数为2～5次。
21.优选的，步骤6中，所述源极电极和漏极电极的金属为铝。
22.优选的，步骤7中，所述钝化层的材质为聚酰亚胺、sio2或sin中的一种或多种的组合，钝化层的厚度为100nm～5000nm。
23.优选的，步骤8中，所述栅极电极的金属为al、ti、ni、ag和au中的一种或多种组合。
24.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
25.本发明提供一种抗辐照结型场效应晶体管的制作方法，通过进行多次离子注入和退火形成栅区，形成特定的栅区表面浓度和体内杂质浓度分布，避免了过高的栅区表面浓度影响器件的正常工作，既保证了高的栅区表面浓度，又维持栅区的体浓度不变。由此实现器件击穿电压、夹断电压和抗辐照性能的兼得，通过多次栅注入及退火，该工艺方法理论简单易于理解，不同的工艺技术人员可以根据不同的设备及工艺条件进行调整，遵循此方法均可以得到满足工艺要求的结果，适用范围广泛。
附图说明
26.图1为本发明实施例步骤1中抗辐照结型场效应晶体管的结构示意图；
27.图2为本发明实施例步骤2中抗辐照结型场效应晶体管的结构示意图；
28.图3为本发明实施例步骤3中抗辐照结型场效应晶体管的结构示意图；
29.图4为本发明实施例步骤4中抗辐照结型场效应晶体管的结构示意图；
30.图5为本发明实施例步骤5中抗辐照结型场效应晶体管的结构示意图；
31.图6为本发明实施例步骤6中抗辐照结型场效应晶体管的结构示意图；
32.图7为本发明实施例步骤7中抗辐照结型场效应晶体管的结构示意图；
33.图8为本发明实施例步骤8中抗辐照结型场效应晶体管的结构示意图；
34.图9为本发明实施例步骤9中抗辐照结型场效应晶体管的结构示意图；
35.图10为本发明实施例步骤10中抗辐照结型场效应晶体管的结构示意图；
36.图11为本发明实施例步骤11中抗辐照结型场效应晶体管的结构示意图；
37.附图中：第一介质层1、保护环区2、p型掺杂区3、漂移区4、n型掺杂区5、第二介质层6、源漏区7、n型掺杂区8、第三介质层9、栅区10、p型掺杂区11、源极电极12、漏极电极13、钝化层14和栅极电极15
具体实施方式
38.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
39.实施例
40.如图1至图11所示，本发明一种抗辐照结型场效应晶体管的工艺方法包括以下步骤：
41.步骤1，对硅p型外延层的第一介质层1上进行光刻，刻蚀后形成保护环区2；
42.步骤2，进行p+注入和高温退火，形成p型掺杂区3；
43.步骤3，对硅p型外延层的第一介质层1上进行光刻，刻蚀后形成漂移区4；
44.步骤4，进行n
‑
注入和高温退火，形成n型掺杂区5；
45.步骤5，对漂移区上的第二介质层6上进行光刻，刻蚀后形成源漏区7；
46.步骤6，进行n+注入和高温退火，形成n型掺杂区8；
47.步骤7，对漂移区上的第三介质层9进行光刻，刻蚀后形成栅区10；
48.步骤8，进行p型注入和退火，形成p型掺杂区11；
49.步骤9，在晶圆正面形成源极电极12和漏极电极13；
50.步骤10，在晶圆正面涂覆或淀积钝化层14，对芯片进行保护；
51.步骤11，在晶圆背面形成栅极电极15后完成抗辐照结型场效应晶体管的制造。
52.具体的，本发明一种抗辐照结型场效应晶体管的制作方法，包括以下步骤：
53.步骤1，提供p型硅衬底，在p型硅衬底上形成p型外延层；在p型外延层表面氧化或淀积形成一定厚度的sio2层形成第一介质层1，在第一介质层1上光刻图形后通过腐蚀或刻蚀的方法形成保护环区2；
54.步骤2，进行p型离子注入然后高温退火并形成一定厚度的sio2层形成p型掺杂区3；
55.步骤3，在第一介质层1上光刻图形后通过腐蚀或刻蚀的方法形成漂移区4；
56.步骤4，在漂移区4上进行n型离子注入然后高温退火并形成一定厚度的sio2层形成n型掺杂区5；
57.步骤5，在n型掺杂区5形成第二介质层6，光刻图形后通过腐蚀或刻蚀的方法形成源漏区7；
58.步骤6，进行n型离子注入然后高温退火并形成一定厚度的sio2层形成n型掺杂区8；
59.步骤7，在漂移区4上形成第三介质层9，光刻图形后通过腐蚀或刻蚀的方法形成栅区10；
60.步骤8，在栅区10中分多次进行p型离子注入及高温退火；
61.步骤9，淀积形成一定厚度的sio2层形成p型掺杂区11；
62.步骤10，光刻图形后通过腐蚀或刻蚀的方法形成源漏区欧姆接触孔；
63.步骤11，淀积或蒸发一定厚度的金属，并在光刻图形、腐蚀后通过退火形成源极电极12和漏极电极13；
64.步骤12，在晶圆正面进行钝化层14的淀积或涂覆，完成对芯片的保护；
65.步骤13，在晶圆背面进行金属电极金属的淀积形成栅极电极15，完成抗辐照结型场效应晶体管的制作。
66.步骤2中p型离子注入的杂质为硼，注入能量在30kev至120kev的范围内，注入剂量在每平方厘米1e14个至1e17个。
67.步骤4中n型离子注入的杂质为磷，注入能量在30kev至120kev的范围内，注入剂量在每平方厘米1e11个至1e14个。
68.步骤6中n型离子注入的杂质为磷，注入能量在30kev至120kev的范围内，注入剂量在每平方厘米1e14个至1e17个。
69.步骤8中p型离子注入的杂质为硼，注入次数为2～5次，单次注入能量在30kev至120kev的范围内，单次注入剂量在每平方厘米1e12个至1e15个。
70.步骤9中淀积sio2层的厚度为100nm～1000nm。
71.步骤11中源极电极12和漏极电极13的金属为al。
72.步骤12中钝化层14的类型为聚酰亚胺、sio2或sin中的一种或多种的组合，钝化层14的厚度为100nm～5000nm。
73.步骤13中的栅极电极15的金属为al、ti、ni、ag和au等金属中的一种或多种组合。
74.本发明的一个显著有益在于可以通过多次栅注入及退火，形成特定的的栅区表面浓度和体内杂质浓度分布；该工艺方法理论简单易于理解，不同的工艺技术人员可以根据不同的设备及工艺条件进行调整，遵循此方法均可以得到满足工艺要求的结果，适用范围广泛。