[发明专利]抗总剂量辐射的功率场效应晶体管及其制造方法

说明书

本发明实施例涉及半导体制造领域，公开了一种抗总剂量辐射的功率场效应晶体管及其制造方法。该抗总剂量辐射的功率场效应晶体管制造方法，包括：提供具有硅基有源区的晶片、并氧化硅基有源区的表面形成遮蔽层；经由遮蔽层向硅基有源区内注入氮离子形成掺氮硅区，注入的氮离子的离子束能量范围为50KeV至110KeV，注入的氮离子的剂量范围为1*10¹¹cm^‑3至1*10¹³cm^‑3；除去遮蔽层；氧化掺氮硅区形成凸出于硅基有源区表面的掺氮氧化硅介质层；在掺氮氧化硅介质层上依次形成多晶硅栅极层、隔离层和电极层。本发明提供的抗总剂量辐射的功率场效应晶体管制造方法制造的功率场效应晶体管的抗总剂量辐射能力强，可靠性高。

技术领域

本发明实施例涉及半导体制造领域，特别涉及一种抗总剂量辐射的功率场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

功率场效应晶体管根据其结构不同分为结型场效应晶体管(JFET，JunctionField Effect Transistor)和金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)。功率MOSFET作为新一代的功率半导体开关器件，可以满足微电子器件大功率和强电流的需求，而且由于它的电学特性极佳、开关功耗极小且高频特性良好，因此不但在消费、工业和交通等领域有着广泛应用，而且在卫星等航天设备的电源(DC/DC，Direct Current)上也应用广泛。如果把控制航天设备运行的CPU称为整个航天设备的“大脑”，那么功率MOS器件就相当于航天设备的“心脏”，在能量转换及降低损耗方面起着极其重要的作用。

随着空间技术的不断发展，对功率场效应晶体管器件提出了更高的要求。本发明的发明人发现，现有技术中至少存在以下问题：当航天设备位于空间环境中时，为了提高空间电源的能量转换及利用效率，在航天设备的电源DC/DC中NMOS功率器件和PMOS功率器件通常需要配对使用。由于空间环境十分恶劣，存在着多种宇宙射线及高能粒子，而功率MOS器件对高能质子和重离子的辐射作用极为敏感，当入射到器件的单个粒子能量达到一定程度后，NMOS器件易产生单粒子效应，导致器件产生扰动或损坏，当剂量达到一定程度时，又会产生总剂量效应，导致器件产生永久性破坏。相比于NMOS器件，PMOS功率器件内部沟道部分主要是电子电流，而且硅基电子迁移率约为空穴迁移率的3倍(电子迁移率0.13cm²/V*S，空穴迁移率0.05cm²/V*S)，电子不易在沟道处产生积累，其寄生的PNP三极管的发射效率及电流放大倍数都比较低，其开启电压及二次击穿电压都比较高，因此P沟道MOS功率器件在空间应用中不易产生单粒子效应(单粒子烧毁及单粒子栅穿效应)。大量研究表明PMOS的固定陷阱电荷和界面态电荷极性都为正，呈相互叠加作用，造成其阈值电压漂移加剧，漏电流增大，其总剂量辐射问题一直难以解决。因此为了对功率场效应晶体管进行有效的抗辐射加固，以提高功率MOS器件的抗总剂量辐射能力和可靠性，有必要优化功率场效应晶体管的结构以及制造工艺。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种抗总剂量辐射的功率场效应晶体管及其制造方法，该方法制造的功率场效应晶体管的抗总剂量辐射能力强，可靠性高。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种抗总剂量辐射的功率场效应晶体管制造方法，包括以下步骤：

提供具有硅基有源区的晶片、并氧化硅基有源区的表面形成遮蔽层；

经由遮蔽层向硅基有源区内注入氮离子形成掺氮硅区，注入的氮离子的离子束能量范围为50KeV至110KeV，注入的氮离子的剂量范围为1*10¹¹cm^-3至1*10¹³cm^-3；

除去遮蔽层；

氧化掺氮硅区形成凸出于硅基有源区表面的掺氮氧化硅介质层；