[拼音]：V xingcao jinshu-yanghuawu-bandaoti jicheng dianlu

[外文]：V-groove MOS integrated circuit

在硅片表面上刻蚀出V型凹槽，并利用双扩散或外延生长等工艺在槽内制作的MOS集成电路，称为 VMOS电路。

基本原理

有些化学试剂对硅单晶的不同晶面有不同的腐蚀速率，即各向异性的腐蚀特性。使用某些专门的腐蚀液，如N₂H₄和H₂O各占50％的溶液、18克分子浓度的KOH等，对硅的腐蚀速率为[100]＞[110]＞[111]，[100]晶面的腐蚀速率几乎是[111]晶面的100倍。使用SiO₂作为腐蚀掩模，可以在[100]晶面的硅片上腐蚀出由四个会聚的[111]晶面组成的孔，形状如同倒置的金字塔。腐蚀深度与氧化层开口宽度之比为 0.707，每一个腐蚀出的[111]面与硅片表面成54.74°角。使用另外的腐蚀液，对不同电阻率的硅有不同腐蚀速率，可使腐蚀前沿成为截顶的倒置金字塔形的腐蚀坑。前者腐蚀坑的剖面为 V形槽，后者则为U形槽。

结构

经过外延生长、双扩散或离子注入等工艺加工的硅片，经过腐蚀可制成VMOS或UMOS场效应晶体管，其结构如下图。N⁺硅衬底上的N^-层是靠外延生长得到的。P型层和N⁺层用双扩散法或离子注入法获得。其他栅极和氧化层的制做与常规MOS工艺相同。这种MOS晶体管的沟道是口字形，位于P型区的倾斜表面上。V型（或U型）槽有一定倾角，所以沟道长度约为P型层厚度的1.5倍。在沟道与漏之间设置N^-外延层，是为了增加击穿电压并减少输出电容。

应用和发展

VMOS电路的优点是利用立体结构提高集成密度，获得自对准（由扩散层深度而不是由光刻分辨率决定）的短沟道结构，可用于高密度大规模集成电路。它能与E/D NMOS或 DMOS电路（见双扩散金属-氧化物-半导体集成电路）技术兼容。但是，这种工艺比较复杂，[111]晶面沟道的电子迁移率低，除少数高密度的只读存储器产品外，对其他产品尚未推广应用。另一方面，VMOS晶体管由于沟道短，宽长比可以做得很大，没有二次击穿效应，而且可用于多数载流子器件的抗辐射方面，在作为高频大功率有源器件方面有重要进展。设计的主要问题是既要有低的导通电阻，又要有高的击穿电压。对于VMOS结构高频功率管，通过选择合适的外延层（电阻率和厚度）、采用多 V型槽并联、加离子注入保护环和台面结构等方法可以解决这一问题。采用UMOS结构可使槽底平坦，减少电场集中效应，能提高击穿电压。同时，在栅极加正电压时，栅漏覆盖区变为累积层，也有利于扩展电阻的减小。击穿电压高达几百伏的VMOS晶体管已经研制成功。