MOS場效應管(MOSFET)是金屬-氧化物-半導體場效應管的簡稱,是一種表面場效應器件,是靠多數載流子傳輸電流的單極型器件。
MOS場效應管可以是半導體材料Ge(鍺zhě)、Si(硅)為材料,也可以用化合物半導體GaAs(砷化鎵)、InP(磷化銦yīn)等材料,以Si使用最多,
MOS器件柵下絕緣層可以選用:SiO2和Si3N4等絕緣材料,其中SiO2最為普遍。MOS場效應管的基本結構一般是一個四端器件。
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MOS場效應管(以下簡稱MOS管)中間是部分是金屬-絕緣體-半導體組成的MOS電容結構,是上圖中的中間柵極-絕緣層和n-Si襯底部分的結構。
最上面是柵極G,在柵極施加電壓,可以改變絕緣層中的電場強度,控制半導體表面電場,從而改變半導體表面溝道的導電能力。
MOS管兩側的電極為源極和漏極,正常工作狀態是從源極流入溝道,從漏極流出,即上圖中的從左到右,中間穿過襯底n-Si部分。
MOS管的第四電極是襯底電極B,在單MOS管中,源極往往與襯底相連,而形成一個三端器件,在集成電路中,源極往往不與襯底相連,因此產生四端(四電極)器件。
MOSFET制造工藝和雙極型集成電路制造工藝相似。
下面以硅柵nMOS管的工藝為例,介紹完整MOSFET的典型形成過程:
(1)????? 襯底選擇,通常選用P型硅(300um厚)作為襯底材料
(2)????? 生長場氧化層,形成器件之間的隔離氧化層
(3)????? 有源區光刻,采用掩模板對準曝光,顯影,將所需要做的器件區域? ? ? ? ?(有源區)暴露出來,刻蝕掉該區域隔離氧化層。
(4)????? 光刻多晶硅,生長柵氧化層,淀積多晶硅,之后采用掩模板對準曝? ? ? ? ? 光,顯影,刻蝕掉其余多晶硅和柵氧化層。
(5)????? 源區和漏區摻雜,As擴散或離子注入,形成nMOS的源區和漏區。
(6)????? 生長磷硅玻璃(PSG)
(7)????? 光刻引線孔(接觸孔),涂膠后進行掩模對準,曝光顯影后刻蝕掉接觸孔部位的PSG。
審核編輯:劉清