[发明专利]用累积电荷吸收器改进MOSFET的线性的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及金属氧化物半导体(MOS)场效应晶体管(FET)，尤其涉及在绝缘体上半导体(″SOI″)和蓝宝石上半导体(″SOS″)衬底上制造的MOSFET。在一个实施例中，SOI(或SOS)MOSFET用于控制累积电荷，并且从而改进电路元件的线性。

背景技术

虽然这里将所公开的用于改进MOSFET的线性的方法和设备描述为适用于SOI MOSFET，但是那些电子器件设计领域的技术人员应当理解，本本教导同样适用于SOS MOSFET。通常，本教导可以用于使用包含绝缘体上硅技术的任何适当绝缘上半导体技术实现的MOSFET。例如，这里描述的本发明的MOSFET可以使用绝缘衬底上的复合半导体实现。这种化合物半导体包含但不限于以下类型：锗硅(SiGe)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)和包含硒化锌(ZnSe)和硫化锌(ZnS)的II-VI化合物半导体。本教导还可以用于实现由薄膜聚合物制造MOSFET。有机薄膜晶体管(OTFT)利用聚合物、共轭聚合物、低聚物，或其它分子形成绝缘栅极电介质层。本发明的方法和设备可以用于实现这种OTFT。

电子设计领域的技术人员应当理解，本公开的方法和设备实际适用于任何绝缘栅技术，并且适用于具有浮体的集成电路。本领域的技术人员会理解，正在不断开发技术以获得″浮体″实现。例如，发明人知道在体硅中实现的电路，其中电路实现被用于″浮动″器件的体。另外，所公开的方法和设备也可以使用接合晶片上硅(silicon-on-bonded wafer)实现来实现。一个这种接合晶片上硅技术使用″直接硅接合″(DSB)衬底。通过把不同晶体取向的单晶硅的薄膜接合和电附着到基衬底上来制造直接硅接合(DSB)衬底。因此，本发明考虑在任何开发的浮体实现中实现所公开的方法和设备的实施例。因此，这里不认为SOI MOSFET的参考和示例性说明把本教导的适用性只限制于SOI MOSFET。而是，如下更详细地描述的，所公开的方法和设备发现了在包含SOS和接合晶片上硅技术的多个器件技术中实现的MOSFET中的用途。

众所周知，MOSFET使用具有n型或p型传导性的棚极调制的导电沟道，并且相应地被分别称作″NMOSFET″或″PMOSFET″。图1示出了示例性的现有技术SOI NMOSFET 100的剖视图。如图1所示，现有技术SOI NMOSFET 100包含绝缘衬底118，其可以包括氧化埋层、蓝宝石或其它绝缘材料。NMOSFET 100的源极112和漏极116包括通过电离子植入到位于绝缘衬底118上的硅层而产生的N+区域(即，也就是说大量地掺杂″n型″掺杂剂的区域)。(PMOSFET的源极和漏极包括P+区域(即，大量地掺杂″p型″掺杂剂的区域))。体114包括在绝缘衬底118上形成硅层时通过电离子植入或通过已经出现在硅层中的掺杂剂产生的P-区域(即，少量地掺杂″p型″掺杂剂的区域)。如图1所示，NMOSFET 100还包含位于体114上的栅极氧化物110。栅极氧化物110通常包括例如SiO₂的绝缘电介质材料的薄层。栅极氧化物110将体114与位于栅极氧化物110上的栅极108电隔离。栅极108包括金属层或更典型的多晶硅。

源极端子102工作时连接到源极112，使得源极偏置电压″Vs″可以被应用于源极112。漏极端子106工作时连接到漏极116，使得漏极偏置电压″Vd″可以被应用于漏极116。栅极端子104工作时连接到栅极108，使得栅极偏置电压″Vg″可以被应用于栅极108。

众所周知，当在MOSFET的栅极和源极端子之间施加电压时，所产生的电场穿过栅极氧化物到达晶体管体。对于增强模式器件，正栅极偏压在MOSFET的沟道区中产生沟道，通过该沟道电流在源极和漏极之间经过。对于耗尽模式器件，沟道出现零栅极偏压。改变施加到栅极的电压以调制沟道的传导性，并且从而控制在源极和漏极之间流动的电流。