MOS场效应管(MOSFET)是金属-氧化物-半导体场效应管的简称,是一种表面场效应器件,是靠多数载流子传输电流的单极型器件。
MOS场效应管可以是半导体材料Ge(锗zhě)、Si(硅)为材料,也可以用化合物半导体GaAs(砷化镓)、InP(磷化铟yīn)等材料,以Si使用最多,
MOS器件栅下绝缘层可以选用:SiO2和Si3N4等绝缘材料,其中SiO2最为普遍。MOS场效应管的基本结构一般是一个四端器件。
MOS场效应管(以下简称MOS管)中间是部分是金属-绝缘体-半导体组成的MOS电容结构,是上图中的中间栅极-绝缘层和n-Si衬底部分的结构。
最上面是栅极G,在栅极施加电压,可以改变绝缘层中的电场强度,控制半导体表面电场,从而改变半导体表面沟道的导电能力。
MOS管两侧的电极为源极和漏极,正常工作状态是从源极流入沟道,从漏极流出,即上图中的从左到右,中间穿过衬底n-Si部分。
MOS管的第四电极是衬底电极B,在单MOS管中,源极往往与衬底相连,而形成一个三端器件,在集成电路中,源极往往不与衬底相连,因此产生四端(四电极)器件。
MOSFET制造工艺和双极型集成电路制造工艺相似。
下面以硅栅nMOS管的工艺为例,介绍完整MOSFET的典型形成过程:
(1) 衬底选择,通常选用P型硅(300um厚)作为衬底材料
(2) 生长场氧化层,形成器件之间的隔离氧化层
(3) 有源区光刻,采用掩模板对准曝光,显影,将所需要做的器件区域 (有源区)暴露出来,刻蚀掉该区域隔离氧化层。
(4) 光刻多晶硅,生长栅氧化层,淀积多晶硅,之后采用掩模板对准曝 光,显影,刻蚀掉其余多晶硅和栅氧化层。
(5) 源区和漏区掺杂,As扩散或离子注入,形成nMOS的源区和漏区。
(6) 生长磷硅玻璃(PSG)
(7) 光刻引线孔(接触孔),涂胶后进行掩模对准,曝光显影后刻蚀掉接触孔部位的PSG。
审核编辑:刘清