[实用新型]抗辐射功率场效应晶体管

说明书

本实用新型涉及半导体制造领域，公开了一种抗辐射功率场效应晶体管。本实用新型中，该抗辐射功率场效应晶体管包括：具有沟道的基底以及设置在沟道上的栅极结构，栅极结构包括依次叠设在沟道上的氧化层、介质层、多晶硅栅极层、隔离层和电极层，隔离层包覆多晶硅栅极层、并将多晶硅栅极层与电极层隔离开，氧化层包括正对并覆盖沟道的中央区域以及自中央区域延伸至基底上的非沟道区域的边缘区域，中央区域的厚度大于边缘区域的厚度。本实用新型实施方式提供的抗辐射功率场效应晶体管，其抗辐射能力得以提高。

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，特别涉及一种抗辐射功率场效应晶体管。

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)。功率场效应晶体管作为新一代的功率半导体开关器件，可以让微电子器件满足大功率、强电流的需求，而且它的电学特性极佳，开关功耗极小且高频特性良好，在消费、交通、军用、民用等领域都有广泛应用，且更为重要的是其还可以应用在卫星等航天设备的供电系统的开关电源(DC/DC，Direct Current)上。功率场效应晶体管器件在能量转换及降低损耗方面起着极其关键的作用，如果把控制航天设备运行的中央处理器(CPU，Central Processing Unit)称为整个航天系统的“大脑”，那么功率场效应晶体管器件就相当于航天系统设备的“心脏”。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。

本实用新型的发明人发现现有技术中至少存在以下问题：当航天系统处于空间环境中时，由于空间环境十分恶劣，存在着多种宇宙射线及高能粒子，而功率场效应晶体管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，场效应晶体管器件易产生单粒子烧毁效应，导致器件产生扰动或损坏，当粒子能量达到更大程度时，又会产生总剂量效应，导致器件产生永久性破坏。为了提高器件的抗辐射能力，有必要优化功率场效应晶体管的结构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种抗辐射功率场效应晶体管，其抗辐射能力得以提高。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种抗辐射功率场效应晶体管，包括：具有沟道的基底以及设置在沟道上的栅极结构，栅极结构包括依次叠设在沟道上的氧化层、介质层、多晶硅栅极层、隔离层和电极层，隔离层包覆多晶硅栅极层、并将多晶硅栅极层与电极层隔离开，氧化层包括正对并覆盖沟道的中央区域以及自中央区域延伸至基底上的非沟道区域的边缘区域，中央区域的厚度大于边缘区域的厚度。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，由于功率场效应晶体管包括介质层，功率场效应晶体管的厚度增大，延长了单粒子的穿透路径，加强功率场效应晶体管的耐击穿能力，再加上氧化层的中央区域的厚度大于边缘区域的厚度，当单粒子沿着栅极结构的氧化层的中央区域的厚度方向入射时，进一步延长了单粒子的穿透路径，可以进一步加强功率场效应晶体管的耐击穿能力，从而使得功率场效应晶体管的抗辐射能力更强。

另外，隔离层包覆介质层并将介质层与电极层隔离开。

另外，介质层的材质为钛。由于钛质量轻，因此可以减轻功率场效应晶体管的重量，另外，钛强度高，也可以提高功率场效应晶体管的结构强度，加强功率场效应晶体管的耐辐射击穿能力。

另外，介质层的材质为氮化硅。由于氮化硅的强度很高，而且极耐高温，强度可以维持到很高温度都不下降，因此，适合应用于功率场效应晶体管以提高其耐击穿能力。

另外，介质层的厚度范围为200埃至1000埃。介质层的厚度在此范围内，既可以保证功率场效应晶体管的结构强度，又避免功率场效应晶体管的厚度过大而无法达到设计要求。

另外，介质层的厚度为300埃。