双注入横向扩散MOS器件及其制造方法技术

一种ＮＭＯＳ晶体管，有一个由ｎ↑［＋］型半导体材料构成的源和漏。由Ｐ型半导体材料组成的衬底区设于源和漏之间。栅区安排在衬底区的上方、及源和漏区之间。第一注入区邻近源区和栅区，由具有第一掺杂浓度的Ｐ型半导体材料构成。第二注入区安排在第一注入区和衬底之间，由具有第二掺杂浓度的Ｐ型半导体材料构成。调整第一和第二注入区的沟道掺杂分布，以获得使器件跨导最大的最佳内建电场，同时控制器件的阈值电压和穿通特性。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般说来涉及到MOS器件，更确切地说是一种频率响应得到了改善的高增益MOS器件。MOS器件被普遍应用于诸为蜂窝电话和其它通信产品的射频应用中。对于射频应用，希望获得比现有技术MOS器件更高的功率增益和经改善的频率响应。在MOS器件中，更高的功率增益常常是靠增加MOS器件的跨导(Gm)来获得的。改善跨导的技术一般要求改进工艺技术，例如改进光刻技术或改进隔离薄层的生长技术。通常采用单沟道的掺杂注入来实现Gm的增加。Gm的提高与离子注入沟道的源附近内建电场的增强有关。但在单沟道注入中，对内建电场的增强有一限制，超过这一限制则发生短沟道效应和漏感应势垒降低。因此，需要一种功率增益更大和射频响应更好、同时又降低了短沟道效应并减少了漏感应势垒降低量的改善了的MOS器件。附图说明图1示出了MOS晶体管的布局;以及图2是用于解释本专利技术的曲线。一般来说，本专利技术涉及到一种具有改善的直流增益和跨导的NMOS晶体管的设计。在邻近源区和栅区处安置掺杂浓度不同的第一和第二注入区，用以修整横向沟道的分布。第一和第二注入区也起保护源不受穿通电场影响的作用。采用注入剂使沟道的掺杂分布修整为获得最佳的内建电场以获得最大的器件跨导，同时控制器件的阈值电压和穿通特性。图1示出了一个NMOS场效应晶体管10，它包括提供增加了的直流增益和跨导的双横向沟道注入区域32和34。晶体管10包括一个生长在衬底18上的外延层16。在很多应用中，外延层16是不需要的，器件可制作在衬底18上。衬底18和外延层16都是P型半导体材料。用轻掺杂的漏延伸区20与重掺杂漏区22相组合的方法来制作漏区。漏区由作为n-型半导体材料的轻掺杂漏区20和作为n+半导体材料的重掺杂漏区22形成。有些应用中不需要n-区20，n+区22就起晶体管10的漏的作用。在漏引线24处用导体接触来连接漏区。用隔离栅氧化物30将覆盖在沟道区32、34和16上的栅极电极28与沟道区32、34和36分离开来。栅极电极28可有多种结构，包括一层多晶硅，事一层被金属硅化物覆盖的多晶硅或一层金属，根据应用而定。在栅引线26处用导体接触来连接栅极电极28。用重掺杂区14来制作源区。重掺杂源区14被掺成n+型半导体材料。有些应用情况下，与漏区20-22的情况相似，和源区14一起还有一个n-型区。在源引线12处用导体接触来连接源区14。沟道区由第一和第二注入区32和4组成。第一注入区32被离子注入并自对准靠近源区14和栅区28-30。注入区32要进行激活或扩散循环。第二注入区34被离子注入并自对准靠近注入区32和栅区28-30。注入区32和34要进行额外的激活或扩散循环。横向沟道注入区32和34用P型半导体材料形成。图2示出了图1中注入区32和34的横向掺杂分布。区域32的横向分布用图2中的曲线36表示，而注入区34的横向分布用38表示。曲线36的范围从栅极离源侧最小横向距离处的最大值1018掺杂原子/cm3到横向距离约为0.25μm处的沟道掺杂最小值。曲线38的范围从栅极离源侧最小横向距离处的最大值1017掺杂原子/cm3，到横向距离约为0.7μm处的沟道掺杂最小值。曲线36中的陡峭分布代表在沟道的横向靠近源区14有一个大的浓度梯度。器件在沟道区的内建电场直接正比于浓度梯度。大的浓度梯度引致大的内建电场，有助于载流子传输。器件的跨导正比于内建电场，故电场的增强引致跨导增大。虽然陡峭的横向分布改善了跨导，但比之较低的浓度梯度，阈值的控制和抗穿通性变差。为解决此问题，在工序早期先制作一个第二注入区34，其横向浓度分布用图2中的曲线38表示。图38分布也显示出一个有助于增加跨导的浓度梯度，但低于曲线36所示。更深处的注入区有助于增大跨导，而增加了的电荷将降低穿通效应并稳定阈值电压。这样，沟道注入区32用较高的剂量和较短的推进时间来制作以获得陡的分布来大大改善跨导，同时先用较低的剂量和较长的推进时间制作沟道注入区34以在沟道更大的范围内获得较缓的分布，以稍许改善跨导而大大改善穿通和阈值特性。已发现和相似结构的横向单沟道注入器件相比，双注入横向沟道晶体管跨导增加了28%以上。至此应承认我们已提供了一种改善场效应晶体管10的性能特别是跨导的新颖方法。通过用双注入对沟道横向掺杂进行改进的修整，提高了器件的跨导，同时可以优化阈值和穿通特性等其它参数。改善跨导的其它技术一般要求改进工艺技术，如光刻技术或隔离薄层生长技术，而本专利技术公开的技术采用现成的设备工艺即可完成。跨导较高的器件有许多用途。跨导增大使射频晶体管应用的功率增益提高，使系统成本降低。MOS器件的频率响应正比于跨导，故跨导的改善为高速应用提供了改善的高频性能。射频和直流增益的提高也改善了器件在低电压条件下的动作，从而改善了手提系统的电池寿命、性能和成本。尽管已描述了本专利技术的具体实施例，对本领域的熟练技术人员来说，还可做其它的修改和改进。应该理解，本专利技术不局限于已经提出的具体形式，所附权利要求覆盖了所有不超越本专利技术构思和范围的改型。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＭＯＳ晶体管，其特征在于包括： 一个具有第一类型半导体材料的源区（１４）； 一个具有第二类型半导体材料的衬底区（１６）； 一个排列在靠近上述源区的第一注入区（３２），上述第一注入区具有第一掺杂浓度的上述第二类型半导体材料；以及 一个安排在上述第一注入区和上述衬底之间的第二注入区（３４），上述第二注入区具有第二掺杂浓度的上述第二类型半导体材料。

【技术特征摘要】
US 1993-11-15 1535031.一种MOS晶体管，其特征在于包括一个具有第一类型半导体材料的源区(14)；一个具有第二类型半导体材料的衬底区(16)；一个排列在靠近上述源区的第一注入区(32)，上述第一注入区具有第一掺杂浓度的上述第二类型半导体材料；以及一个安排在上述第一注入区和上述衬底之间的第二注入区(34)，上述第二注入区具有第二掺杂浓度的上述第二类型半导体材料。2.权利要求1的MOS晶体管，还包括一个安排在上述衬底区上方、具有上述第一类型半导体材料的漏区(20)。3.权利要求2的MOS晶体管，还包括一个安排在上述衬底区上方和上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高顿马强，哈桑皮拉斯特法尔，斯蒂芬J阿德勒，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]