[发明专利]MOSFET器件及其制造方法

说明书

本发明提供的MOSFET器件，包括：具有图形化的衬底，所述衬底包括底层硅以及覆盖于所述底层硅表面的埋氧化层，且所述衬底中包括通过刻蚀埋氧化层形成的凹槽；位于所述凹槽上方、且采用二维半导体材料制成的沟道区域；所述二维半导体材料为过渡金属硫族化合物、黑磷、硅烯、锗烯或具有能带的石墨烯。本发明形成了一种无背栅结构的MOSFET器件，在受到高能射线和高能粒子照射时杜绝了衬底中氧化物陷阱电荷和界面陷阱电荷的出现，避免了寄生背沟道的产生，使得MOSFET器件同时具有抗单粒子效应的性能和抗总剂量效应的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种MOSFET器件及其制造方法。

背景技术

MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)器件，是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效应晶体管(field-effect transistor)。

在太空环境、核辐射环境或者其他高能环境中，常常存在很多高能量的射线或粒子。在这些高能环境下，集成电路芯片很容易因受到较强辐射而发生损坏。对构成集成电路的基础元件——MOSFET器件来说，引起芯片损坏的辐射效应一般分为两种：单粒子效应和总剂量效应。

为了克服单粒子效应对MOSFET器件的影响，人们采用SOI(Silicon OnInsulator)衬底来制备集成电路通过一介质层将MOSFET器件的有源区与硅衬底隔离，以减少辐射粒子引起的诱生电荷。但是随之而来的是产生较为严重的总剂量效应，表现为入射粒子在埋氧化层(Buried Oxide，BOX)逐渐诱发并积累了较多的氧化物陷阱电荷，以及在Si/SiO₂界面处诱发相应的界面陷阱电荷，这些氧化物陷阱电荷和界面陷阱电荷总体上表现为正电荷，并对MOSFET器件的沟道施加额外的电场，使得沟道中的载流子浓度和能带结构发生变化，进而导致MOSFET器件的电学性能的改变，主要表现为阈值电压的漂移和漏电流的增大。

因此，如何改善高能量的粒子对MOSFET器件的辐射影响，确保MOSFET器件的品质，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种MOSFET器件及其制造方法，用以解决现有技术中MOSFET器件已收到高能量粒子辐射影响的问题，以提高MOSFET器件的品质。

为了解决上述问题，本发明提供了一种MOSFET器件，包括：具有图形化的衬底，所述衬底包括底层硅以及覆盖于所述底层硅表面的埋氧化层，且所述衬底中包括通过刻蚀埋氧化层形成的凹槽；位于所述凹槽上方、且采用二维半导体材料制成的沟道区域；所述二维半导体材料为过渡金属硫族化合物、黑磷、硅烯、锗烯或具有能带的石墨烯。

优选的，还包括置于所述衬底与所述沟道区域之间的二维绝缘材料层。

优选的，所述二维绝缘材料层为单层氮化硼薄膜、多层氮化硼薄膜或经氟化处理的石墨烯薄膜。

优选的，所述凹槽是通过对所述埋氧化层进行反应离子刻蚀形成的。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种MOSFET器件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供衬底，所述衬底包括底层硅以及覆盖于所述底层硅表面的埋氧化层；

图形化所述衬底，以通过刻蚀埋氧化层形成凹槽；

采用二维半导体材料在所述凹槽上方形成沟道区域；所述二维半导体材料为过渡金属硫族化合物、黑磷、硅烯、锗烯或具有能带的石墨烯。

优选的，图形化所述衬底，以通过刻蚀埋氧化层形成凹槽之后还包括如下步骤：

在所述衬底表面覆盖二维绝缘材料层；