專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。具體地，本發(fā)明涉及具有
場漏(fied drain)結(jié)構(gòu)的高擊穿電壓半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
已知具有場漏結(jié)構(gòu)的高擊穿電壓半導(dǎo)體器件。在日本專利申請公 開2005-183633中的背景技術(shù)中描述了一種晶體管，來作為半導(dǎo)體器件 的實(shí)例。圖1是示出具有典型場漏結(jié)構(gòu)的高擊穿電壓晶體管的橫截面 圖。在這種晶體管中，第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)140、包圍源極區(qū)140的 第一導(dǎo)電類型的區(qū)120、第二導(dǎo)電類型的高濃度漏極區(qū)160、以及包圍 漏極區(qū)160的第二導(dǎo)電類型的低濃度場區(qū)150被形成在半導(dǎo)體襯底110 的正表面。位于第二導(dǎo)電類型的場區(qū)150和源極區(qū)140之間的第一導(dǎo) 電類型的區(qū)125 (包括區(qū)120和半導(dǎo)體襯底110)的正表面被薄的柵極 絕緣層175覆蓋。第二導(dǎo)電類型的場區(qū)150的正表面被絕緣分離層170 覆蓋。從在第一導(dǎo)電類型的區(qū)125和第二導(dǎo)電類型的場區(qū)150之間的 邊界的附近朝向漏極區(qū)160，絕緣分離層170漸漸地變厚(對應(yīng)于部分 170a)。柵極電極180以如此的方式設(shè)置，使得柵極絕緣層175的部分 和絕緣分離層170的部分被柵極電極180覆蓋。
一般地說，具有場漏結(jié)構(gòu)的晶體管的擊穿電壓(BVds)取決于 與場氧化物膜(在圖1中對應(yīng)于絕緣分離層170)重疊的柵極電極(在 圖1中對應(yīng)于柵極電極180)的位置；偏移層(offset layer)(在圖1中 對應(yīng)于場區(qū)150)的濃度；以及場氧化物膜(在圖1中對應(yīng)于絕緣分離 層170)的膜厚度；等等。注意，在日本專利申請公開No.2005-183633 中公開的半導(dǎo)體器件具有如在圖1中所示的構(gòu)造，其中，在漏極區(qū)160 和其中絕緣分離層170的厚度達(dá)到預(yù)定厚度的位置(夾在部分170a和
5部分170b之間的較厚的部分)之間的范圍中，絕緣分離層170的厚度 被至少局部地降低。
日本專利申請公開No. Hd.ll-317519公開了半導(dǎo)體器件及其制造 方法。圖2是在日本專利申請公開No. Hei.ll-317519中公開的半導(dǎo)體 器件的橫截面圖。該半導(dǎo)體器件至少包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯 底201;第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層204，其形成在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo) 體襯底201上；絕緣膜216,其形成在第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層204上； 第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)擴(kuò)散層225，其形成在第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層 204的表面區(qū)域中；第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)231，其形成在第一導(dǎo)電類 型的雜質(zhì)擴(kuò)散層225的表面區(qū)域中；第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)220，其形 成在第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層204的表面區(qū)域中，并且在第二導(dǎo)電類 型的漏極區(qū)220和第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)擴(kuò)散層225之間具有預(yù)定間隙； 元件分離層213，其形成在第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層204的表面區(qū)域中， 并且在第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)231和第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)220之間， 該元件分離層213由絕緣材料制成；以及柵極電極217，其形成在第二 導(dǎo)電類型的源極區(qū)231、第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)擴(kuò)散層225和元件分離層 213之上，并且絕緣膜216插入在柵極電極217和第二導(dǎo)電類型的源極 區(qū)231之間以及也插入在柵極電極217和第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)擴(kuò)散層 225之間，該柵極電極217由多晶硅制成。元件分離層213包括第一表 面和低于第一表面的第二表面。第一表面靠近第二導(dǎo)電類型的源極區(qū) 231而布置，并且第二表面靠近第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)220而布置。柵 極電極217按照如此的方式而被形成，使得第一表面和第二表面連續(xù) 地被柵極電極217覆蓋。
在該半導(dǎo)體器件中，具體地，元件分離層213的位于漏極區(qū)220 附近的部分被形成為比元件分離層213的其余部分更薄一些。另外， 柵極電極217連續(xù)地覆蓋元件分離層213的較厚部分(在更靠近源極 區(qū)231的一側(cè)的部分)和較薄部分(在更靠近漏極區(qū)220的一側(cè)的部 分)。元件分離層213的位于第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)擴(kuò)散層225 (P阱)和N型漂移區(qū)214之間的接合界面附近的部分被形成得更厚一些。在
這方面，日本專利申請公開No. Hei.ll-317519描述的是在第一導(dǎo)電 類型的雜質(zhì)擴(kuò)散層225 (P阱)和N型漂移區(qū)214之間的視在的 (apparent)接合濃度不增加，從而防止了在晶體管導(dǎo)通時(shí)晶體管的擊 穿電壓降低。此外，日本專利申請公開No. Hei.ll-317519描述的是 因?yàn)樵蛛x層213的位于漏極區(qū)220附近的部分被形成得更薄一些， 所以有利于在漂移區(qū)220的正表面上形成累積層，從而可以降低晶體 管的導(dǎo)通電阻。

發(fā)明內(nèi)容
在如圖1所示的具有典型場漏結(jié)構(gòu)的晶體管中，擊穿電壓BVds 由下面所述之一決定場氧化物膜(絕緣分離層170)的邊緣；位于場
氧化物膜(絕緣分離層no)上的柵極電極(柵極電極i80)的邊緣；
以及漏極高濃度層(高濃度漏極區(qū)160)的附近。為了增加BVds，場 氧化物膜(絕緣分離層170)應(yīng)該理想地形成得更厚一些。然而，如此 的構(gòu)成增加了導(dǎo)通電阻。同時(shí)，在具有如圖2中所示的結(jié)構(gòu)的晶體管 的情形中，可以降低導(dǎo)通電阻，其中，在所示的結(jié)構(gòu)中，場氧化物膜 (絕緣分離層170)的在更靠近漏極區(qū)的一側(cè)上的部分被形成得更薄一 些，而場氧化物膜的在更靠近源極區(qū)的一側(cè)上的部分被形成得更厚一 些。然而，因?yàn)樵跂艠O電極(柵極電極217)的邊緣下的場氧化物膜(絕 緣分離層213)被形成得較薄，所以在晶體管關(guān)閉時(shí)增加BVds被認(rèn)為 是比較困難的。因而，需要能夠同時(shí)增加擊穿電壓(BVds)和降低導(dǎo) 通電阻的半導(dǎo)體器件。
下面，通過使用用于描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的參考數(shù)字和字母， 將為用于解決該問題的方法提供描述。根據(jù)本發(fā)明，這些參考數(shù)字和 字母被添加給半導(dǎo)體器件的部件，同時(shí)在每一參考數(shù)字和字母的周圍 放置圓括號，以闡明在本發(fā)明的權(quán)利要求和優(yōu)選實(shí)施例的范圍中的描 述之間的對應(yīng)關(guān)系。然而，參考數(shù)字或字母都不應(yīng)該用于解釋在權(quán)利 要求的范圍中描述的本發(fā)明的技術(shù)范圍。根據(jù)本發(fā)明的該半導(dǎo)體器件包括第一區(qū)(12)、源極區(qū)(20)、第
二區(qū)(14)、漏極區(qū)(30)、柵極絕緣層(60)、場絕緣層(50)和柵極 電極(40)。第一區(qū)(12)形成在半導(dǎo)體襯底(10)的表面區(qū)域中，并 且是第一 (P)導(dǎo)電類型。源極區(qū)(20)形成在第一區(qū)(12)的表面區(qū) 域上，并且是第二(N)導(dǎo)電類型。第二區(qū)(14)形成在半導(dǎo)體襯底(10) 的表面區(qū)域中，并且是第二 (N)導(dǎo)電類型。漏極區(qū)(30)形成在第二 區(qū)(14)的表面區(qū)域中，并且是第二 (N)導(dǎo)電類型。柵電極(60)形 成于在源極區(qū)(20)和第二區(qū)(14)之間的半導(dǎo)體襯底(10)的正表 面上。場絕緣層(50)形成于在漏極區(qū)(30)和柵極絕緣層(60)之 間的半導(dǎo)體襯底(10)的表面區(qū)域中。柵極電極(40)覆蓋柵極絕緣 層(60)的部分和場絕緣層(50)的部分。場絕緣層(50)在其與柵 極電極(40)重疊的部分中具有如此的階梯(51)，使得場絕緣層(50) 的在階梯和柵極絕緣層(60)之間的部分比場絕緣層(50)的其它部 分薄。
本發(fā)明提供階梯(51)給場絕緣層(50)的與柵極電極(40)重 疊的部分，并且因此，使得場絕緣層(50)的在更靠近柵極絕緣層(60) 的一側(cè)的部分比場絕緣層(50)的其它部分相對地薄。因此，場絕緣 層(50)的位于更靠近漏極區(qū)(30)的一側(cè)的柵極電極(40)的端部 下的部分更厚，并且由此，電場可以被衰減，并且可以增加擊穿電壓。 另一方面，位于柵極電極(40)的在柵極絕緣層(60)和階梯(51) 之間的部分下的場絕緣層(50)的部分更薄，并且由此，有利于累積 層在場區(qū)(14)的正表面上的形成，并且同時(shí)降低了導(dǎo)通電阻?？傊?， 根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件能夠同時(shí)增加擊穿電壓和降低導(dǎo)通電阻。
制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的方法包括步驟在半導(dǎo)體襯底 (10)的正表面上形成絕緣層(60a)，在半導(dǎo)體襯底(10)的表面區(qū) 域中形成第二 (N)導(dǎo)電類型的第二區(qū)(14)，以及在第二區(qū)(14)的 表面區(qū)域中形成場絕緣層(50);形成抗蝕劑膜(92)，所述抗蝕劑膜(92)具有包括與場絕緣層(50)的部分對應(yīng)的開口部分的圖形； 通過將抗蝕劑膜(92)用作掩模而去除場絕緣層(50)的部分的上部; 按照如下的方式形成柵極電極(40)，使得形成在半導(dǎo)體襯底(10) 的正表面上的柵極絕緣層(60)的部分和包括階梯(51)的場絕緣層 (50)的部分被柵極電極(40)覆蓋；在半導(dǎo)體襯底(10)的表面區(qū) 域中形成第一 (P)導(dǎo)電類型的第一區(qū)(12);以及在第一區(qū)(12)的 表面區(qū)域中形成第二 (N)導(dǎo)電類型的源極區(qū)(20)，和在第二區(qū)(14) 的表面區(qū)域中形成第二 (N)導(dǎo)電類型的漏極區(qū)(30)。
根據(jù)本發(fā)明而制造的半導(dǎo)體器件在場絕緣層(50)的與柵極電極 (40)重疊的部分中包括階梯(51)。另外，場絕緣層(50)的在更 靠近柵極絕緣層(60)的一側(cè)的部分比場絕緣層(50)的其它部分相 對地更薄。因?yàn)檫@些原因，像前述的半導(dǎo)體器件一樣，根據(jù)本發(fā)明而 制造的半導(dǎo)體器件能夠同時(shí)增加擊穿電壓和降低導(dǎo)通電阻。
制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的另一方法包括步驟在半導(dǎo)體襯 底(10)的第一形成區(qū)段的正表面上形成第一絕緣層(60a)，和在半 導(dǎo)體襯底(10)的第二形成區(qū)段的正表面上形成第二絕緣層(60a); 在第一形成區(qū)段的表面區(qū)域中形成第二 (N)導(dǎo)電類型的第二區(qū)(14)， 和在第一 形成區(qū)段的表面區(qū)域中形成第二(N)導(dǎo)電類型的第四區(qū)(14); 以及在第二區(qū)(14)的表面區(qū)域中形成第一場絕緣層(50a)，和在第 四區(qū)(14)的表面區(qū)域中形成第二場絕緣層(50a)。制造根據(jù)本發(fā)明 的半導(dǎo)體器件的該方法還包括步驟在第一形成區(qū)段中，通過將第一 絕緣層(60a)的部分和第一場絕緣層(50a)的部分的上部去除而形成 階梯；通過熱氧化，在所產(chǎn)生的第一形成區(qū)段的正表面上形成第一柵 極絕緣層(60)，和在所產(chǎn)生的第二形成區(qū)段的正表面上形成第二柵 極絕緣層(60A),所述第二柵極絕緣層(60A)通過使第二絕緣層(60a) 變厚而獲得；按照如下的方式形成第一柵極電極(40)，使得第一柵 極絕緣層(60)的部分和第一場絕緣層(50)的包括所述階梯的部分 被第一柵極電極(40)覆蓋，同時(shí)按照如下的方式形成第二柵極電極(40)，使得第二柵極絕緣層(60A)的部分和第二場絕緣層(50A) 的部分被第二柵極電極(40)覆蓋；在所產(chǎn)生的第一形成區(qū)段的表面 區(qū)域中形成第一 (P)導(dǎo)電類型的第一區(qū)(12)，和在所產(chǎn)生的第二形 成區(qū)段的表面區(qū)域中形成第一 (P)導(dǎo)電類型的第三區(qū)(12);以及在 第一區(qū)(12)的表面區(qū)域中形成第二 (N)導(dǎo)電類型的第一源極區(qū)(20)， 和在第二區(qū)(14)的表面區(qū)域中形成第二 (N)導(dǎo)電類型的第一漏極區(qū)
(30)，同時(shí)，在第三區(qū)(12)的表面區(qū)域中形成第二 (N)導(dǎo)電類型 的第二源極區(qū)(20)，和在第四區(qū)(14)的表面區(qū)域中形成第二 (N) 導(dǎo)電類型的第二漏極區(qū)(30)。
本發(fā)明能夠同時(shí)形成包括膜厚度彼此不同的相應(yīng)的柵極絕緣層 (60， 60A)的兩種晶體管。兩種類型的晶體管的至少一個(gè)在場絕緣層 (50)的與柵極電極(40)重疊的部分中包括階梯(51)，并且，場
絕緣層(50)的在更靠近柵極絕緣層(60)的一側(cè)的部分比場絕緣層 (50)的其它部分相對地更薄。因?yàn)檫@些原因，像前述的半導(dǎo)體器件
一樣，根據(jù)本發(fā)明而制造的半導(dǎo)體器件能夠同時(shí)增加擊穿電壓和降低
導(dǎo)通電阻。
本發(fā)明能夠提供以下半導(dǎo)體器件，其中，所述半導(dǎo)體器件能夠同 時(shí)增加擊穿電壓(BVds)和降低導(dǎo)通電阻，并且本發(fā)明能夠提供用于 制造所述半導(dǎo)體器件的方法。


圖l是示出具有典型場漏結(jié)構(gòu)的高擊穿電壓晶體管的橫截面圖。 圖2是示出了由日本專利申請公開No. Hei.ll-317519公開的半導(dǎo)
體器件的橫截面圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造的橫截 面圖。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的
實(shí)例的橫截面圖。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。
圖IO是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。
圖ll是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。
圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造的橫截面圖。
圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。
圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。
圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面屈。
圖17是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。
圖18是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。
圖19是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。圖20是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的 實(shí)例的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參考所附附圖為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制造方法的實(shí) 施例提供描述。
(第一實(shí)施例)
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造的橫截面圖。該半導(dǎo)
體器件l包括作為第一區(qū)的P阱12;源極區(qū)20;作為第二區(qū)的場區(qū) 14;漏極區(qū)30;柵極絕緣層60;場絕緣層50;以及柵極電極40。
P阱12被形成在以硅襯底為例的P型半導(dǎo)體襯底10的表面區(qū)域
中。P阱12的導(dǎo)電類型是P型。P阱12的P型雜質(zhì)濃度高于半導(dǎo)體襯 底10。在P阱12中，源極區(qū)20被形成在半導(dǎo)體襯底IO的表面區(qū)域中。 源極區(qū)20的導(dǎo)電類型是N型。源極區(qū)20具有基本等于漏極區(qū)30的N 型雜質(zhì)濃度。源極區(qū)20經(jīng)由接觸器71連接到上部互連。
場區(qū)"形成在半導(dǎo)體襯底IO的表面區(qū)域中。場區(qū)14的導(dǎo)電類型 是N型。場區(qū)14的N型雜質(zhì)濃度低于漏極區(qū)30的N型雜質(zhì)濃度。在 場區(qū)14中，漏極區(qū)30形成在半導(dǎo)體襯底IO的表面區(qū)域中。漏極區(qū)的 導(dǎo)電類型N型。漏極區(qū)30經(jīng)由接觸器72連接到上部互連。
在源極區(qū)20和場區(qū)14之間，柵極絕緣層60形成在半導(dǎo)體襯底10 的正表面上。柵極絕緣層60的一端達(dá)到源極區(qū)20的部分的正表面， 并且柵極絕緣層60的另一端達(dá)到場絕緣層50的端部52。氧化硅層作 為柵極絕緣層60的例子。
在場區(qū)14中，在漏極區(qū)30和柵極絕緣層60之間，場絕緣層50 形成在半導(dǎo)體襯底10的表面區(qū)域中。場絕緣層50在其與柵極電極40重疊的部分中具有一階梯51，該階梯51具有一使該場絕緣層50比它
的剩余部分更薄的高度A。場絕緣層50的在柵極絕緣層60和階梯51 之間的部分的最大膜厚度(從下表面54開始的厚度(下文中相同))tl 比其在漏極區(qū)30和階梯51之間的剩余部分的最大膜厚度t0更薄 (tKtO)。另外，場絕緣層50的在柵極絕緣層60和階梯51之間的部 分的最大膜厚度tl比柵極絕緣層60的膜厚度tll更厚(tl〉tl1 )。而且， 場絕緣層50在柵極絕緣層60和階梯51之間的部分中具有平坦部53， 所述平坦部53包括基本上平行于半導(dǎo)體襯底10的正表面的平坦表面。 平坦部53在從階梯51到場絕緣層50的在更接近柵極絕緣層60的一 側(cè)的端部52的附近的位置的范圍(寬度L)中延伸。在該范圍中的任 何位置的平坦部53的膜厚度t利用tll<t (《tl) <t0來表示。氧化硅 膜作為場絕緣層50的例子。
對于階梯51的高度A沒有具體的限制，只要在從階梯51到場絕 緣層50的在更接近柵極絕緣層60的一側(cè)的端部52的附近的位置的范 圍中的任意位置處，平坦部53的膜厚度t滿足tll<t<t0，以及只要膜 厚度被設(shè)置為能夠使得下述的導(dǎo)通電阻被降低。不過，理想的是，高 度A應(yīng)該按照如此的方式設(shè)置，使得平坦部53的頂表面的位置等于或 高于柵極絕緣層60的頂表面的位置。另外，理想的是，高度A應(yīng)該按 照下述方式設(shè)置，使得平坦部53的頂表面的位置等于或高于在沒有與 柵極電極40重疊的場絕緣層50的那一部分的頂表面的高度和柵極絕 緣層60的頂表面的高度之間的中間值。那是因?yàn)椋绻趫鼋^緣層50 上的平坦部53的膜厚度太薄，則擊穿電壓(BVds)可能由在該部分中 產(chǎn)生的電場確定，從而不能增加BVds。
圖3表示其中階梯51具有單個(gè)階(tier)的實(shí)例。然而，在階梯 51的位置和場絕緣層50的在更接近柵極絕緣層60的一側(cè)的端部52的 位置之間，還可能提供多個(gè)階，并且還可以賦予該多個(gè)階與階梯51具 有的功能相同的功能。在該情形中，如在圖3中所示，多個(gè)階應(yīng)該按 照如下所述的方式被設(shè)置在階梯51的位置和端部52的位置之間，使得場絕緣層50的頂表面單調(diào)地越來越靠近半導(dǎo)體襯底10。此外，可以 包括平緩的斜坡來代替階梯。如此的構(gòu)造使得在有利于柵極電極40在 階梯上的階梯覆蓋的同時(shí)，可降低導(dǎo)通電阻。
柵極電極40覆蓋柵極絕緣層60的部分和場絕緣層50的部分(包 括階梯51)。柵極電極40的一端達(dá)到柵極絕緣層60的在更靠近源極區(qū) 20的一側(cè)的端部的附近。柵極電極40的另一端達(dá)到超過場絕緣層50 的階梯51的范圍。多晶硅膜作為柵極電極40的例子。柵極電極40經(jīng) 由接觸器(未示出)連接到上部互連。
在上述實(shí)施例的情形中，如在圖3中所示，具有場漏結(jié)構(gòu)的晶體 管包括在場絕緣層50中的階梯51;和柵極電極40，其被形成為用 于覆蓋階梯51。另外，場絕緣層50的較薄范圍被柵極電極40完全覆 蓋，并且場絕緣層50的較厚范圍被柵極電極40部分地覆蓋。通過在 場絕緣層50的與柵極電極40重疊的部分形成階梯51，可獲得下面的 效果。(1)位于柵極電極40的在更靠近漏極區(qū)30的一側(cè)的端部下的 場絕緣層50的部分更厚。該厚度使得可以衰減電場，并且因此可以增 加BVds。 (2)位于柵極電極40的在柵極絕緣層60和階梯51之間的 部分下的場絕緣層50的部分更薄。該厚度使得累積層更容易形成在偏 移層(場層14)的表面中，并且因此可以降低導(dǎo)通電阻。總之，可以 同時(shí)實(shí)現(xiàn)擊穿電壓(BVds)的增加和導(dǎo)通電阻的降低。
接著，將會(huì)為根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法提供描述。 圖4到12是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的實(shí)例的橫截 面圖。注意，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法只是一個(gè)實(shí)例， 因此，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對其迸行適當(dāng)修改。
如在圖4中所示，氧化物膜60a形成在作為半導(dǎo)體襯底10的P型 (P_)硅襯底上。接著，光致抗蝕劑膜(未示出)形成在氧化物膜60a 上，其中，所述光致抗蝕劑膜具有包括用于形成場區(qū)14的開口部分的圖形。然后，通過將光致抗蝕劑膜用作掩模，N型雜質(zhì)(以P (磷)和
As (砷)為例)通過位于開口部分的底部的氧化物膜60a被注入到半 導(dǎo)體襯底10中。由此，形成雜質(zhì)注入層14a。然后，光致抗蝕劑膜被 去除。因而，氧化物膜60a被暴露給外界。
接著，氮化物膜91形成在氧化物膜60a上。之后，光致抗蝕劑膜 (未示出)形成在氮化物膜91上，其中，所述光致抗蝕劑膜具有包括 用于形成場絕緣層50的開口的圖形。在那之后，通過將光致抗蝕劑膜 用作掩模，氮化物膜91通過開口被蝕刻。然后，光致抗蝕劑膜被去除。 因而，用于形成場絕緣層50的開口部分91a形成在氮化物膜91中。
之后，如在圖5中所示，通過形成在氮化物膜91中的開口部分91a， 半導(dǎo)體襯底IO被局部地氧化，并且因此形成絕緣層50a。當(dāng)該絕緣層 50a形成時(shí)，用于氧化處理的氧進(jìn)入分別在開口部分91a的端部之下的 部分。結(jié)果，在水平方向(在其中，半導(dǎo)體襯底IO的正表面延伸的方 向)上，熱氧化在半導(dǎo)體襯底IO中進(jìn)行。因此，尖角部被形成在絕緣 層50a的兩端，在該尖角部中，絕緣層50a向著它的端在厚度上漸漸變 薄。該尖角部被稱做鳥的喙。
隨著用于形成該絕緣層50a的熱氧化的進(jìn)行，在雜質(zhì)注入層14a 中的N型雜質(zhì)被擴(kuò)散。因此，在其中雜質(zhì)濃度較低的場區(qū)14被形成。 此時(shí)，部分N型雜質(zhì)也擴(kuò)散進(jìn)位于每一鳥的喙下面的雜質(zhì)注入層14a 的區(qū)域，因此在那里的下面也形成場區(qū)14。注意，每一鳥的喙下面的 區(qū)域中的雜質(zhì)濃度被進(jìn)一步地降低，因?yàn)樵谒椒较蛏纤鰠^(qū)域遠(yuǎn)離 在N型雜質(zhì)被注入的范圍正上方的區(qū)域。
接著，在圖6中，通過蝕刻去除氮化物膜91。接著，如在圖7中 所示，光致抗蝕劑膜92被局部地形成在絕緣層50a和氧化物膜60a上， 其中，所述光致抗蝕劑膜具有包括用于在絕緣層50a中形成階梯51和 平坦部53的開口部分的圖形。之后，如在如在圖8中所示，通過將光致抗蝕劑膜92用作掩模，絕緣層50a被蝕刻。由此，場絕緣層50被形 成，所述場絕緣層50具有在各自預(yù)定位置的階梯51和平坦部53。例 如，通過使用基于氫氟酸的化學(xué)液體的濕法蝕刻是這里用于實(shí)施蝕刻 的方法之一。此時(shí)，沒有被光致抗蝕劑膜92覆蓋的位于半導(dǎo)體襯底10 的部分的正表面上的氧化物膜60a被一起去除。在那之后，光致抗蝕劑 膜92被去除。
接著，如在圖9中所示，通過熱氧化，柵極絕緣層60被形成在氧 化物膜60a已經(jīng)被去除的部分半導(dǎo)體襯底10的正表面上。此時(shí)，根據(jù) 用于形成氧化物膜的條件，具有期望膜厚度的柵極絕緣層可以被獨(dú)立 于場絕緣層50而形成。之后，形成多晶硅膜(未示出)。然后，具有 用于形成柵極電極40的圖形的光致抗蝕劑膜(未示出)被形成在多晶 硅膜上。然后，通過將光致抗蝕劑膜用作掩模，對多晶硅膜進(jìn)行蝕刻。 由此，如圖IO中所示，形成柵極電極40。此后，光致抗蝕劑膜被去除。
然后，如在圖11中所示，通過將柵極電極40用作掩模，P型雜 質(zhì)(以B (硼)為例)被注入到半導(dǎo)體襯底10中。由此，形成P阱12。 接著，高濃度的N型雜質(zhì)被注入到P阱的表面區(qū)域中。由此，形成源 極區(qū)20。同時(shí)，高濃度的N型雜質(zhì)被注入到場區(qū)14的表面區(qū)域中。由 此，形成漏極區(qū)30。
在那以后，層間絕緣膜(未示出)被形成以覆蓋整個(gè)所產(chǎn)生的半 導(dǎo)體襯底IO。接著，如在圖12中所示，按照穿透層間電介質(zhì)的方式， 形成接觸器71、接觸器72和接觸器(未示出)，以便于分別連接到源 極區(qū)20、漏極區(qū)30、柵極電極40。
通過執(zhí)行包括上述步驟的根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方 法，可以制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件(如在圖12和圖3中所示)。
通過使用根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法而制造的半導(dǎo)體器件包括如在圖3中所示的構(gòu)造。出于這個(gè)原因，如此制造的半導(dǎo)體 器件能夠同時(shí)滿足擊穿電壓(BVds)增加以及導(dǎo)通電阻降低的要求。
(第二實(shí)施例)
圖13是示出根據(jù)另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造的橫截面圖。在
本實(shí)施例的情形中，具有膜厚度彼此不同的相應(yīng)的柵極絕緣層的N型
(單向的)高擊穿電壓晶體管被形成在單個(gè)晶片上。具體地，該半導(dǎo)
體器件1包括晶體管1A和1B，所述晶體管1A和1B具有膜厚度彼此 不同的相應(yīng)的柵極絕緣層。晶體管1A與根據(jù)第一實(shí)施例的晶體管相同。 晶體管1A包括P阱12、源極區(qū)20、場區(qū)14、漏極區(qū)30、柵極絕緣層 60、場絕緣層50和柵極電極40。晶體管1B包括阱12、源極區(qū)20、場 區(qū)14、漏極區(qū)30、柵極絕緣層60A、場絕緣層50A和柵極電極40。
晶體管1B的柵極絕緣層60A和場絕緣層50A的膜厚度與晶體管 IA的不同。具體地，柵極絕緣層60A的膜厚度大于柵極絕緣層60的 膜厚度。另外，與場絕緣層50不同，場絕緣層50A不包括階梯51或 平坦部53。晶體管1B的構(gòu)造的其它部分與晶體管1A (根據(jù)第一實(shí)施 例)的相同，并且因此省略其描述。
在晶體管1A中位于柵極電極40的端部下的場絕緣層50的膜厚度 等于在晶體管1A中位于柵極電極40的端部下的場絕緣層50A的膜厚 度。出于此原因，晶體管lA的BVds和晶體管1B的BVds可以彼此相等。
另外，本實(shí)施例使得可以在單個(gè)晶片中形成多種類型的高擊穿電 壓晶體管，其中，所述多種類型的高擊穿電壓晶體管的用途不相同。
在那個(gè)時(shí)候，本實(shí)施例使得可以在多個(gè)晶體管的至少之一中同時(shí)增加 擊穿電壓(BVds)并且降低導(dǎo)通電阻，如對于第一實(shí)施例所示。
接著，將為根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法提供描述。圖14到圖20是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的實(shí)例的橫截 面圖。每一附圖的左邊一半示出晶體管1B，而每一附圖的右邊一半示
出晶體管1A。注意，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法只是一個(gè)
實(shí)例，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)匦薷摹?br> 初始步驟與分別在圖4到6中所示的根據(jù)第一實(shí)施例的步驟相同， 并且在此省略對其的描述。圖14表示與圖6相同的條件。接著，如在 圖15中所示，在晶體管1A中，光致抗蝕劑膜92局部地形成在絕緣層 50a和氧化物膜60a上，其中，所述光致抗蝕劑膜具有包括用于在場絕 緣層50中形成階梯51和平坦部53的開口部分的圖形。另一方面，此 時(shí)，在晶體管1B中，以整體地覆蓋絕緣層50a和氧化物膜60a的方式， 形成光致抗蝕劑膜92。
之后，如在圖16中所示，在晶體管1A中，通過將光致抗蝕劑膜 92用作掩模，絕緣層50a被蝕刻。由此，形成在其預(yù)定位置具有階梯 51和平坦部53的場絕緣層50。例如，通過使用基于氫氟酸的化學(xué)液 體的濕法蝕刻是這里用于實(shí)施蝕刻的方法之一。此時(shí)，沒有被光致抗 蝕劑膜92覆蓋的位于部分半導(dǎo)體襯底10的正表面上的氧化物膜60a 被一起去除。另一方面，在此時(shí)，在晶體管1B中，因?yàn)榻^緣層50a和 氧化物膜60a被光致抗蝕劑膜92覆蓋，所以絕緣層50a和氧化物膜60a 沒有被蝕刻。絕緣層50a變?yōu)閳鼋^緣層50A。然后，光致抗蝕劑膜92 被去除。
接著，如圖17中所示，在晶體管1A中，通過熱氧化，柵極絕緣 層60被形成在氧化物膜60a已經(jīng)被去除的部分半導(dǎo)體襯底10的正表面 上。此時(shí)，根據(jù)用于形成氧化物膜的條件，具有期望膜厚度的柵極絕 緣層可以被獨(dú)立于場絕緣層50而形成。另一方面，此時(shí)，在晶體管1B 中，由于熱氧化，氧化物膜60a的膜厚度變得更大，并且因此氧化物膜 60a變?yōu)闁艠O絕緣層60A。通過該步驟，可以使在晶體管1B中的柵極 絕緣層60A在厚度上變得更厚，而同時(shí)使晶體管1A中的柵極絕緣層60在厚度上變得更薄。
在圖18到20中所示的接下來的步驟與在圖10到12中所示的用 于第一實(shí)施例的步驟相同，并且因此將省略其描述。
通過執(zhí)行包括上述步驟的根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方 法，可以制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件(如在圖20和圖13中所示)。
根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法使得可以在單個(gè)晶片上形 成至少兩種具有膜厚度彼此不同的相應(yīng)的柵極絕緣層的高擊穿電壓晶 體管，而不增加制造步驟的數(shù)量。此時(shí)，根據(jù)本實(shí)施例的方法使得至 少一個(gè)晶體管同時(shí)增加擊穿電壓(BVds)并且降低導(dǎo)通電阻。
通過關(guān)注于N型(單向的)高擊穿電壓晶體管，已經(jīng)為實(shí)施例提 供了前面的描述。然而，本發(fā)明不被限制于這些實(shí)施例。本發(fā)明可以 被相似地應(yīng)用到P型(單向的)高擊穿電壓晶體管、N型(雙向的) 高擊穿電壓晶體管以及P型(雙向的)高擊穿電壓晶體管。在這種應(yīng) 用的情形中，本發(fā)明還能夠提供與上述實(shí)施例能夠提供的效果相同的 效果。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)，所述第一區(qū)形成在半導(dǎo)體襯底的表面區(qū)域中；第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)，所述源極區(qū)形成在所述第一區(qū)的表面區(qū)域中；第二導(dǎo)電類型的第二區(qū)，所述第二區(qū)形成在所述半導(dǎo)體襯底的表面區(qū)域中；第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)，所述漏極區(qū)形成在所述第二區(qū)的表面區(qū)域中；柵極絕緣層，所述柵極絕緣層形成于在所述源極區(qū)和所述第二區(qū)之間的所述半導(dǎo)體襯底的正表面上；場絕緣層，所述場絕緣層形成于在所述漏極區(qū)和所述柵極絕緣層之間的所述半導(dǎo)體襯底的表面區(qū)域中；以及柵極電極，所述柵極電極覆蓋一部分所述柵極絕緣層和一部分所述場絕緣層，其中，所述場絕緣層在與所述柵極電極相重疊的部分中具有階梯，并使得在所述階梯和所述柵極絕緣層之間的所述場絕緣層的部分比所述場絕緣層的其它部分更薄。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體器件，其中，在所述階梯和所述柵極絕緣層之間的所述場絕緣層的所述部分的 最大膜厚度小于在所述階梯和所述漏極區(qū)之間的所述場絕緣層的部分的最大膜厚度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中， 在所述階梯和所述柵極絕緣層之間的所述場絕緣層的所述部分具有與所述半導(dǎo)體襯底的正表面基本上平行的表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中，在所述階梯和所述柵極絕緣層之間的所述場絕緣層的所述部分的 最大膜厚度大于所述柵極絕緣層的膜厚度。
5. —種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟.-在半導(dǎo)體襯底的正表面上形成絕緣層，在所述半導(dǎo)體襯底的表面 區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型的第二區(qū)，以及在所述第二區(qū)的表面區(qū)域中 形成場絕緣層；形成抗蝕劑膜，所述抗蝕劑膜具有包括與所述場絕緣層的部分對 應(yīng)的開口部分的圖形；通過將所述抗蝕劑膜用作掩模，而去除一部分所述場絕緣層的上部；形成柵極電極，以使得所述柵極電極覆蓋在所述半導(dǎo)體襯底的所 述正表面上形成的柵極絕緣層的一部分和包括階梯在內(nèi)的所述場絕緣 層的一部分；在所述半導(dǎo)體襯底的表面區(qū)域中形成第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)；以及，在所述第一區(qū)的表面區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)，以及在 所述第二區(qū)的表面區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)。
6. —種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟 形成以下各層，其中包括在半導(dǎo)體襯底的第一形成區(qū)段的正表面上形成第一絕緣層， 而在所述半導(dǎo)體襯底的第二形成區(qū)段的正表面上形成第二絕緣層，在所述第一形成區(qū)段的表面區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型的第二 區(qū)，而在所述第二形成區(qū)段的表面區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型的第四區(qū)， 以及在所述第二區(qū)的表面區(qū)域中形成第一場絕緣層，而在所述第 四區(qū)的表面區(qū)域中形成第二場絕緣層；在所述第一形成區(qū)段中，通過去除所述第一場絕緣層的一部分的上部和所述第一絕緣層的一部分而形成階梯；通過熱氧化，在所產(chǎn)生的第一形成區(qū)段的正表面上形成第一柵極 絕緣層，并且在所產(chǎn)生的第二形成區(qū)段的正表面上形成第二柵極絕緣 層，所述第二柵極絕緣層通過使所述第二絕緣層變厚而獲得；形成第一柵極電極，以使得所述第一柵極絕緣層的一部分和包括 所述階梯的所述第一場絕緣層的一部分被所述第一柵極電極覆蓋，同 時(shí)形成第二柵極電極，以使得所述第二柵極絕緣層的一部分和所述第 二場絕緣層的一部分被所述第二柵極電極覆蓋；在所得到的第一形成區(qū)段的表面區(qū)域中形成第一導(dǎo)電類型的第一 區(qū)，在所得到的第二形成區(qū)段的表面區(qū)域中形成第一導(dǎo)電類型的第三 區(qū)；以及在所述第一區(qū)的表面區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型的第一源極區(qū)，而 在所述第二區(qū)的表面區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型的第一漏極區(qū)，同時(shí)， 在所述第三區(qū)的表面區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型的第二源極區(qū)，而在所 述第四區(qū)的表面區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型的第二漏極區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。所述半導(dǎo)體器件包括第一區(qū)、源極區(qū)、第二區(qū)、漏極區(qū)、柵極絕緣層、場絕緣層和柵極電極。第一區(qū)形成在半導(dǎo)體襯底的表面區(qū)域中。源極區(qū)形成在第一區(qū)的表面區(qū)域中。第二區(qū)形成在半導(dǎo)體襯底的表面區(qū)域中。漏極區(qū)形成在第二區(qū)的表面區(qū)域中。柵極絕緣層形成于在源極區(qū)和第二區(qū)之間的半導(dǎo)體襯底的正表面上。場絕緣層形成于在漏極區(qū)和柵極絕緣層之間的半導(dǎo)體襯底的表面區(qū)域中。柵極電極覆蓋所述柵極絕緣層的部分和所述場絕緣層的部分。場絕緣層在其與柵極電極重疊的部分中具有如此的階梯，使得場絕緣層的在階梯和柵極絕緣層之間的部分比場絕緣層的其它部分更薄。
文檔編號H01L29/06GK101587911SQ20091014172
公開日2009年11月25日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
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