專利名稱：一種場效應(yīng)晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種場效應(yīng)晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管MOSFET是一種普遍的電壓驅(qū)動型器件，具有三個電極，分別是柵極、源極、漏極，其工作原理是源極接地，漏極接電源電位，通過柵極電壓的開與關(guān)來控制漏源之間的電流通與斷。垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管VDMOS屬于MOSFET的一種，其通過P阱和源區(qū)兩次擴(kuò)散的橫向差形成溝道，因?yàn)閂DMOS的電流方向由背面的漏極垂直流向正面，能夠產(chǎn)生高電流密度，它被廣泛應(yīng)在功率半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域。每個硅片上能生產(chǎn)出成百上千甚至上萬個芯片，生產(chǎn)完成后對所有芯片進(jìn)行電參數(shù)測試，可以根據(jù)測試結(jié)果計(jì)算出硅片的良·率，其中，良率=電參數(shù)合格管芯數(shù)量/測試管芯總數(shù)。測試的電參數(shù)主要包括漏源擊穿電壓、漏源內(nèi)阻、漏源漏電流、柵源開啟電壓、柵源漏電流等，其中柵源漏電流是最為常見的一項(xiàng)失效參數(shù)。柵極和源極之間只隔有一層很薄的二氧化硅，被稱為柵極氧化層。在VDMOS制造流程中，為了滿足擊穿電壓設(shè)計(jì)的需要，會在襯底的外延層中形成濃硼區(qū)，之后進(jìn)行柵氧化過程中，濃硼區(qū)的高濃度硼雜質(zhì)被部分生長到了柵極氧化層膜體內(nèi)。由于柵極氧化層較薄，當(dāng)其質(zhì)量不高時，柵極和源極很容易通過該柵極氧化層漏電，造成電參數(shù)失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種場效應(yīng)晶體管及其制造方法，用以避免柵極通過柵氧化層中摻雜過多硼雜質(zhì)的部分與源極之間產(chǎn)生柵源漏電，從而降低了產(chǎn)品柵源漏電幾率。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種場效應(yīng)晶體管，包括位于襯底上表面的外延層；位于所述外延層內(nèi)的濃硼區(qū)；位于所述外延層上表面有源區(qū)的柵極氧化層；位于所述柵極氧化層上表面的柵極多晶硅；其中，所述柵極多晶硅與所述濃硼區(qū)在垂直于襯底方向無重疊。較佳的，所述場效應(yīng)晶體管還包括位于所述外延層上表面非有源區(qū)的場氧化層。較佳的，所述場效應(yīng)晶體管還包括位于所述場氧化層、柵極氧化層和柵極多晶硅上表面的介質(zhì)層。較佳的，所述場效應(yīng)晶體管還包括位于所述濃硼區(qū)上方、穿過所述介質(zhì)層和柵極氧化層的引線孔。較佳的，所述場效應(yīng)晶體管還包括位于所述介質(zhì)層表面的金屬層。較佳的，所述場效應(yīng)晶體管還包括位于所述外延層內(nèi)的硼P阱區(qū)。較佳的，所述場效應(yīng)晶體管還包括位于所述硼P阱區(qū)內(nèi)的源區(qū)。
發(fā)明實(shí)施例提供的一種場效應(yīng)晶體管的制作方法，包括按照預(yù)定的光刻尺寸向襯底的外延層內(nèi)注入硼雜質(zhì)，形成濃硼區(qū)；在所述外延層上表面的有源區(qū)形成柵極氧化層；按照預(yù)定的光刻尺寸在所述柵極氧化層上表面形成柵極多晶硅，所述柵極多晶硅與所述濃硼區(qū)的在垂直于襯底方向無重疊；在所述外延層內(nèi)形成硼P阱區(qū)和源區(qū)；覆蓋介質(zhì)層和金屬層，形成場效應(yīng)晶體管。較佳的，所述按照預(yù)定的光刻尺寸向襯底的外延層內(nèi)注入硼雜質(zhì)，形成濃硼區(qū)，包括·
在襯底的外延層上表面涂抹光刻膠；按照預(yù)定的光刻尺寸進(jìn)行光刻，形成硼雜質(zhì)注入?yún)^(qū)；向所述外延層內(nèi)注入硼雜質(zhì)，形成濃硼區(qū)；去除所述外延層上表面的光刻膠。較佳的，所述按照預(yù)定的光刻尺寸在所述柵極氧化層上表面形成柵極多晶硅，包括在所述柵極氧化層上表面沉積多晶硅；按照預(yù)定的光刻尺寸進(jìn)行光刻、刻蝕后，形成柵極多晶硅。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種場效應(yīng)晶體管及其制造方法，用于按照預(yù)定的光刻尺寸向襯底的外延層內(nèi)注入硼雜質(zhì)，形成濃硼區(qū)；在所述外延層上表面的有源區(qū)形成柵極氧化層；按照預(yù)定的光刻尺寸在所述柵極氧化層上表面形成柵極多晶硅，所述柵極多晶硅與所述濃硼區(qū)的在垂直于襯底方向無重疊；在所述外延層內(nèi)形成硼P阱區(qū)和源區(qū)；覆蓋介質(zhì)層和金屬層，形成場效應(yīng)晶體管。使用本發(fā)明實(shí)施例提供的場效應(yīng)晶體管及其制造方法，通過確保濃硼區(qū)和柵極多晶硅不重合，用以避免柵極通過柵氧化層中摻雜過多硼雜質(zhì)的部分與源極之間產(chǎn)生柵源漏電，從而降低了產(chǎn)品柵源漏電幾率。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例中場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中場效應(yīng)晶體管的制作方法流程示意圖；圖3a-圖3h為本發(fā)明實(shí)施例中場效應(yīng)晶體管的制作方法流程示意圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)中濃硼區(qū)的示意圖；圖5a-圖5c為現(xiàn)有技術(shù)中濃硼區(qū)與柵極多晶硅的位置示意圖；圖6a-圖6c為本發(fā)明實(shí)施例中濃硼區(qū)與柵極多晶硅的位置示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種場效應(yīng)晶體管，如圖I所示，該場效應(yīng)晶體管包括位于襯底I上表面的外延層2 ；位于該外延層2內(nèi)的濃硼區(qū)3 ；位于該外延層2上表面有源區(qū)的柵極氧化層4 ；
位于該柵極氧化層4上表面的柵極多晶硅5 ；其中，柵極多晶硅5與濃硼區(qū)3在垂直于襯底2方向無重疊。較佳的，該場效應(yīng)晶體管還包括位于外延層2上表面非有源區(qū)的場氧化層6。較佳的，該場效應(yīng)晶體管還包括位于該外延層2內(nèi)的硼P阱區(qū)7。較佳的，該場效應(yīng)晶體管還包括位于該硼P阱區(qū)7內(nèi)的源區(qū)8。較佳的，該場效應(yīng)晶體管還包括位于該場氧化層6、柵極氧化層4和柵極多晶硅5上的介質(zhì)層9。較佳的，該場效應(yīng)晶體管還包括位于濃硼區(qū)3上方穿過所述介質(zhì)層9和柵極氧化層4的引線孔10。
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較佳的，該場效應(yīng)晶體管還包括位于所述介質(zhì)層9表面的金屬層11。濃硼區(qū)3通過金屬層11連接源極，柵極多晶硅5連接?xùn)艠O，現(xiàn)有技術(shù)中，濃硼區(qū)3和柵極多晶硅5在垂直于襯底方向具有重疊區(qū)，該重疊區(qū)對應(yīng)的柵極氧化層4由于含有濃硼區(qū)中擴(kuò)散的硼雜質(zhì)，所以質(zhì)量較低，導(dǎo)致源極和柵極導(dǎo)通產(chǎn)生漏電幾率較高。通過上述描述可知，使用本發(fā)明實(shí)施例提供的場效應(yīng)晶體管，由于本發(fā)明實(shí)施例提供的場效應(yīng)晶體管中該柵極多晶硅5與濃硼區(qū)3在垂直于襯底2方向無重疊，柵極不存在通過柵氧化層4中摻雜過多硼雜質(zhì)的部分與源極之間產(chǎn)生柵源漏電流的可能，從而降低了產(chǎn)品柵源漏電幾率。下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的場效應(yīng)晶體管的制造方法進(jìn)行說明，如圖2所示，包括下列步驟步驟201、按照預(yù)定的光刻尺寸向襯底的外延層內(nèi)注入硼雜質(zhì)，形成濃硼區(qū)；具體的，在襯底的外延層上表面進(jìn)行場氧化，經(jīng)過光刻和刻蝕等去除有源區(qū)的氧化層。然后在襯底的外延層上表面涂抹光刻膠；按照預(yù)定的光刻尺寸進(jìn)行光刻，形成硼雜質(zhì)注入?yún)^(qū)；向外延層內(nèi)注入硼雜質(zhì)，形成濃硼區(qū)；去除外延層上表面的光刻膠。步驟202、在外延層上表面的有源區(qū)形成柵極氧化層；步驟203、按照預(yù)定的光刻尺寸在柵極氧化層上表面形成柵極多晶硅，柵極多晶硅與所述濃硼區(qū)的在垂直于襯底方向無重疊；具體的，在柵極氧化層上表面沉積多晶硅；按照預(yù)定的光刻尺寸進(jìn)行光刻、刻蝕后，形成柵極多晶硅。而且，該柵極多晶硅與所述濃硼區(qū)的在垂直于襯底方向無重疊，使得經(jīng)過上述步驟后，可避免柵極通過柵氧化層中摻雜過多硼雜質(zhì)的部分與源極之間產(chǎn)生柵源漏電，從而降低了產(chǎn)品柵源漏電幾率。步驟204、在外延層內(nèi)形成硼P阱區(qū)和源區(qū)；步驟205、覆蓋介質(zhì)層和金屬層，形成場效應(yīng)晶體管。參見圖3a_圖3h，對本發(fā)明實(shí)施例提供的方法進(jìn)行詳細(xì)描述，如圖3a所示，在襯底I的外延層2上表面進(jìn)行場氧化，通過光刻、刻蝕等工藝，在該外延層2上表面不具有場氧化層6的區(qū)域形成為有源區(qū)。如圖3b所示，在襯底I的外延層2上表面涂抹光刻膠，按照預(yù)定的光刻尺寸進(jìn)行光刻，形成硼雜質(zhì)注入?yún)^(qū)，向外延層內(nèi)注入硼雜質(zhì)，形成濃硼區(qū)3，去除外延層2上表面的光刻膠。現(xiàn)有技術(shù)中濃硼區(qū)3與柵極多晶硅5在垂直于襯底I方向具有重合區(qū)，當(dāng)柵極氧化層4中摻雜的雜質(zhì)過多時，柵極和源極可能通過該重合區(qū)導(dǎo)通，產(chǎn)生漏電幾率較高，如圖4所示，現(xiàn)有技術(shù)中濃硼區(qū)3的注入范圍較大。而本發(fā)明實(shí)施例中在設(shè)計(jì)場效應(yīng)晶體管時濃硼區(qū)3 (參見圖3b)的注入范圍被縮小，比便避免與后續(xù)形成的柵極多晶硅5重合。如圖3c所示，在外延層2上表面形成柵極氧化層4，由于濃硼區(qū)3內(nèi)的硼雜質(zhì)濃度高，形成柵極氧化層4過程中，位于濃硼區(qū)3上方的柵極氧化層4中摻雜了較多的硼雜質(zhì)。如圖3d所示，在柵極氧化層4表面進(jìn)行多晶硅生長，形成多晶硅層，按照預(yù)定的光刻尺寸對該多晶硅層進(jìn)行光刻、刻蝕等工藝形成柵極多晶硅5。如圖3d所示，該柵極多晶硅5與濃硼區(qū)3在垂直于襯底I方向無重合。若在形成濃硼區(qū)3時，與現(xiàn)有技術(shù)相比，未改變濃硼區(qū)3的注入范圍，此處可以相應(yīng)的改變柵極多晶硅5的位置，確保兩者無重疊；或者，可以將兩者的位置均改變。如圖3e所示，進(jìn)行整體硼雜質(zhì)注入，該注入的硼雜質(zhì)濃度小于濃硼區(qū)3內(nèi)硼雜質(zhì)濃度，因此，在推進(jìn)了濃硼區(qū)3深度的同時，形成了硼P阱區(qū)7。由于此時注入的硼雜質(zhì)無法通過場氧化層6和柵極多晶硅5進(jìn)入外延層2，進(jìn)入外延層2的硼雜質(zhì)向四周擴(kuò)散形成硼P阱區(qū)7。如圖3e所示，本發(fā)明實(shí)施例中柵極多晶硅5和濃硼區(qū)3在垂直襯底I的方向沒有重疊部分，所以兩者之間的區(qū)域又硼雜質(zhì)注入，形成現(xiàn)有場效應(yīng)晶體管不具有的P阱區(qū)部分。如圖3f所示，進(jìn)行源區(qū)8注入，在P阱區(qū)7內(nèi)形成源區(qū)8 ;如圖3g所示，繼續(xù)覆蓋介質(zhì)層9，然后通過光刻、刻蝕等工藝在濃硼區(qū)3上方制作引線孔10，該引線孔19穿過介質(zhì)層9和柵極氧化層4，底部到達(dá)濃硼區(qū)3表面。圖3h所示，進(jìn)行金屬層11生長，經(jīng)過光刻、刻蝕等工藝在介質(zhì)層9表面形成金屬層11。沉積該金屬層11時，上述引線孔10也填·充了金屬。然后進(jìn)行現(xiàn)有技術(shù)的后續(xù)工序，完成場效應(yīng)晶體管的制作。如圖5a-圖5c所不,為現(xiàn)有技術(shù)中不同場效應(yīng)晶體管中濃硼區(qū)3與柵極多晶娃5的位置示意圖；如圖6a_圖6c所示，為本發(fā)明實(shí)施例中提供的與圖5a_圖5c相應(yīng)的濃硼區(qū)與柵極多晶硅的位置示意圖。通過上述的描述可知，使用本發(fā)明實(shí)施例提供的場效應(yīng)晶體管及其制作方法，通過確保濃硼區(qū)和柵極多晶硅不重合，用以避免柵極通過柵氧化層中摻雜過多硼雜質(zhì)的部分與源極之間產(chǎn)生柵源漏電，從而降低了產(chǎn)品柵源漏電幾率。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學(xué)存儲器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲器中，使得存儲在該計(jì)算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。·
權(quán)利要求
1.一種場效應(yīng)晶體管，其特征在于，包括 位于襯底上表面的外延層； 位于所述外延層內(nèi)的濃硼區(qū)； 位于所述外延層上表面有源區(qū)的柵極氧化層； 位于所述柵極氧化層上表面的柵極多晶硅； 其中，所述柵極多晶硅與所述濃硼區(qū)在垂直于襯底方向無重疊。
2.如權(quán)利要求I所述的場效應(yīng)晶體管，其特征在于，還包括位于所述外延層上表面非有源區(qū)的場氧化層。
3.如權(quán)利要求2所述的場效應(yīng)晶體管，其特征在于，還包括位于所述場氧化層、柵極氧化層和柵極多晶硅上表面的介質(zhì)層。
4.如權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)晶體管，其特征在于，還包括位于所述濃硼區(qū)上方、穿過所述介質(zhì)層和柵極氧化層的引線孔。
5.如權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)晶體管，其特征在于，還包括位于所述介質(zhì)層表面的金屬層。
6.如權(quán)利要求I所述的場效應(yīng)晶體管，其特征在于，還包括位于所述外延層內(nèi)的硼P阱區(qū)。
7.如權(quán)利要求6所述的場效應(yīng)晶體管，其特征在于，還包括位于所述硼P阱區(qū)內(nèi)的源區(qū)。
8.一種場效應(yīng)晶體管的制作方法，其特征在于，包括 按照預(yù)定的光刻尺寸向襯底的外延層內(nèi)注入硼雜質(zhì)，形成濃硼區(qū)； 在所述外延層上表面的有源區(qū)形成柵極氧化層； 按照預(yù)定的光刻尺寸在所述柵極氧化層上表面形成柵極多晶硅，所述柵極多晶硅與所述濃硼區(qū)的在垂直于襯底方向無重疊； 在所述外延層內(nèi)形成硼P阱區(qū)和源區(qū)； 覆蓋介質(zhì)層和金屬層，形成場效應(yīng)晶體管。
9.如權(quán)利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述按照預(yù)定的光刻尺寸向襯底的外延層內(nèi)注入硼雜質(zhì)，形成濃硼區(qū)，包括 在襯底的外延層上表面涂抹光刻膠； 按照預(yù)定的光刻尺寸進(jìn)行光刻，形成硼雜質(zhì)注入?yún)^(qū)； 向所述外延層內(nèi)注入硼雜質(zhì)，形成濃硼區(qū)； 去除所述外延層上表面的光刻膠。
10.如權(quán)利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述按照預(yù)定的光刻尺寸在所述柵極氧化層上表面形成柵極多晶硅，包括 在所述柵極氧化層上表面沉積多晶硅； 按照預(yù)定的光刻尺寸進(jìn)行光刻、刻蝕后，形成柵極多晶硅。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種場效應(yīng)晶體管及其制造方法，該方法，包括按照預(yù)定的光刻尺寸向襯底的外延層內(nèi)注入硼雜質(zhì)，形成濃硼區(qū)；在所述外延層上表面的有源區(qū)形成柵極氧化層；按照預(yù)定的光刻尺寸在所述柵極氧化層上表面形成柵極多晶硅，所述柵極多晶硅與所述濃硼區(qū)的在垂直于襯底方向無重疊；在所述外延層內(nèi)形成硼P阱區(qū)和源區(qū)；覆蓋介質(zhì)層和金屬層，形成場效應(yīng)晶體管。使用本發(fā)明實(shí)施例提供的場效應(yīng)晶體管及其制造方法，通過確保濃硼區(qū)和柵極多晶硅不重合，用以避免柵極通過柵氧化層中摻雜過多硼雜質(zhì)的部分與源極之間產(chǎn)生柵源漏電，從而降低了產(chǎn)品柵源漏電幾率。
文檔編號H01L29/06GK102916038SQ20111022304
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者方紹明 申請人:北大方正集團(tuán)有限公司, 深圳方正微電子有限公司