專利名稱：Mos晶體管及其制造方法
技術領域：
本發明涉及半導體設計與制造領域，更具體地說，本發明涉及一種MOS晶體管及其制造方法。
背景技術：
MOS晶體管是金屬-氧化物-半導體(Metal-Oxide-SEMIconductor)結構的晶體管的簡稱，有P型MOS管和N型MOS管之分。圖I示意性地示出了根據現有技術的MOS晶體管的結構。如圖I所示，MOS晶體管包括布置在襯底2中的阱21中的源極和漏極(統一標識為3)，以及布置在襯底上方源極和漏極之間的柵極I。對于根據現有技術的MOS晶體管的的制造，從掩膜(也稱為光罩)的意義上來說， 一個MOS晶體管通常需要阱21注入，多晶硅柵極I的刻蝕、輕摻雜區4的注入，和源極或漏極3的注入。請參考基本的MOS制造工藝；這涉及到四次光刻過程。光刻次數越多，則需要的掩膜可能越多，耗費的時間更長，因此工藝成本越高。所以，希望提出一種能夠減少MOS晶體管的光刻過次數的MOS晶體管結構及其制造方法。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種能夠減少 MOS晶體管的光刻過次數的MOS晶體管結構及其制造方法。根據本發明的第一方面，提供了一種一種MOS晶體管，其特征在于包括布置在襯底中的源漏阱區、布置在所述源漏阱區中的源極及漏極、布置在所述源漏阱區中的位于源極及漏極之間的輕摻雜區、以及布置在源極及漏極之間的柵極；其中，源極及漏極的上表面低于柵極的柵極氧化物的下表面；并且，所述輕摻雜區位于所述柵極的下方。優選地，所述MOS晶體管是0. 35um以上柵長的MOS晶體管。根據本發明的第二方面，提供了一種MOS晶體管的制造方法，其中所述MOS晶體管包括布置在襯底中的源漏阱區、布置在所述源漏阱區中的源極及漏極、布置在所述源漏阱區中的位于源極及漏極之間的輕摻雜區、以及布置在源極及漏極之間的柵極；其中，源極及漏極的上表面低于柵極的柵極氧化物的下表面；并且，所述輕摻雜區位于所述柵極的下方； 所述制造方法包括在生長了柵氧和多晶硅的襯底上涂覆光刻膠，并執行光刻以形成源漏區；利用所述光刻膠刻蝕多晶硅和柵氧；利用所述光刻膠刻蝕硅襯底；以及利用所述光刻膠分別進行阱注入、輕摻雜區注入和源漏注入。優選地，所述MOS晶體管是0. 35um以上柵長的MOS晶體管。優選地，在利用所述光刻膠分別進行阱注入、輕摻雜區注入和源漏注入的步驟中， 源漏阱區的注入角度為30-45度，輕摻雜區是注入角度為10-30度，源極及漏極的注入角度為0度。
通過利用根據本發明的MOS晶體管結構以及MOS晶體管制造方法，可以節省光刻次數、減少掩膜數量、縮短工藝時間，降低工藝成本。
結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優點和特征，其中圖I示意性地示出了根據現有技術的MOS晶體管的結構。圖2示意性地示出了根據本發明實施例的MOS晶體管的結構。圖3及圖4示意性地示出了根據本發明實施例的MOS晶體管的光刻步驟的示意圖。圖5示出了圖I所示的現有技術的MOS晶體管以及圖2所示的根據本發明實施例的MOS晶體管的閾值電壓Vt的仿真測試結果。
圖6示出了圖I所示的現有技術的MOS晶體管以及圖2所示的根據本發明實施例的 MOS晶體管的擊穿電壓BV的仿真測試結果。
需要說明的是，附圖用于說明本發明，而非限制本發明。注意，表示結構的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
具體實施例方式為了使本發明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發明的內容進行詳細描述。圖2示意性地示出了根據本發明實施例的MOS晶體管的結構。如圖2所示，根據本發明實施例的MOS晶體管包括布置在襯底2中的阱區22、以及布置在源極及漏極33之間的柵極I、布置在所述源漏阱區22中的位于源極及漏極33之間的輕摻雜區44、布置在所述源漏阱區22中的源極及漏極33。其中，與圖I所示的根據現有技術的MOS晶體管結構不同的是，源極及漏極33的上表面低于柵極I的柵極氧化物的下表面；并且，所述輕摻雜區44位于所述柵極I的下方。通過測試仿真表明，這種低成本的器件在0. 35um以上柵長時與圖I所示的現有技術中的通常的器件性能相仿。因此，優選地，MOS晶體管是0. 35um以上柵長的MOS晶體管。下面將參考圖3及圖4來描述制造圖2所示的MOS晶體管結構的光刻方法。圖3及圖4示意性地示出了根據本發明實施例的MOS晶體管的光刻步驟的示意圖。首先，在生長了柵氧和多晶硅的襯底上涂覆光刻膠PR2，并執行光刻以形成源漏區。隨后，利用光刻膠PR2刻蝕多晶硅和柵氧。此后，利用光刻膠PR2刻蝕硅襯底以得到如圖3所示。結構。隨后，利用光刻膠PR2分別進行阱注入、輕摻雜區注入和源漏注入圖4所示的。具體地說，在利用光刻膠PR2分別進行阱注入、輕摻雜區注入和源漏注入的步驟中，例如，對于一個N型MOS晶體管來說，源漏阱區22可以是P型摻雜物(例如B)的注入， 注入角度為例如30-45度(優選注入角度)，輕摻雜區44是N型摻雜物(例如Ph或As)的注入，角度為例如10-30度(優選注入角度)。而源極及漏極3為N型摻雜物(例如As)的
反之，在利用光刻膠PR2分別進行阱注入、輕摻雜區注入和源漏注入的步驟中，例如，對于一個P型MOS晶體管來說，源漏阱區22可以是N型摻雜物的注入，注入角度為例如 30-45度(優選注入角度)，輕摻雜區44是P型摻雜物的注入，角度為例如10-30度(優選注入角度)。而源極及漏極33為P型摻雜物的注入，角度為0度。上述光刻方法省略了圖I所示的高壓阱21的形成步驟以及省略了專門的輕摻雜區4的注入和源極及漏極33的注入過程；根據本發明實施例，可以在多晶硅柵掩模版形成后，刻蝕多晶硅、柵氧以及一定深度的硅基體(例如約500-1000A)，利用這一掩模版進行源漏阱區22的注入，輕摻雜區44的注入，源極及漏極33的注入。可以看出，本發明的關鍵是通過硅基體的刻蝕打開了源漏阱區22注入和輕摻雜區44注入的窗口，以便形成正常的MOS管。而且，可以使高摻雜的源極和漏極(33)以遠離柵的邊緣，來保持器件的擊穿電壓。所有這些都在柵極I的光刻這一步驟之后完成，所以它需要且僅需要一張光罩。由此， 極大地降低了工藝成本，縮短了工藝時間。其中，利用光刻膠PR2 (多晶硅柵掩模版)以及刻蝕后的結構，同時，通過控制注入的角度與劑量形成了阱、輕摻雜區和源漏。而在通常的MOS管中，阱注入、輕摻雜區的注入和源漏注入都是有專門的光刻過程，之所以這樣做，是因為阱、輕摻雜區和源漏需要位于器件不同的區域。而在本發明中，利用刻蝕打開一個注入窗口，這樣可以將阱、輕摻雜區和源漏放在合適位置。而且，這樣形成的器件性能與通常的器件可以比擬。具體地說，圖5示出了圖I所示的現有技術的MOS晶體管以及圖2所示的根據本發明實施例的MOS晶體管的閾值電壓Vt 的仿真測試結構；其中第一曲線Cl表示圖I所示的現有技術的MOS晶體管的閾值電壓與柵長的關系，第二曲線C2表示圖2所示的本發明實施例的MOS晶體管的閾值電壓與柵長的關系。圖6示出了圖I所示的現有技術的MOS晶體管以及圖2所示的根據本發明實施例的 MOS晶體管的擊穿電壓BV的仿真測試結構；其中第三曲線Cll表示圖I所示的現有技術的 MOS晶體管的擊穿電壓與柵長的關系，第四曲線C22表示圖2所示的本發明實施例的MOS晶體管的擊穿電壓與柵長的關系。而且，本發明的飽和電流略高于現有技術的MOS晶體管，見下表。可見，本發明實施例的MOS晶體管的器件性能是與現有技術的MOS晶體管是比擬的。
Lg(um)Vt (V)Idsat(A)BV(V)現有技術的MOS0. 356.68E-014.59E-048. 49本發明的MOS0. 356.86E-014.89E-047. 66現有技術的MOS0. 56.77E-013.77E-048. 46本發明的MOS0. 56.44E-014.64E-047. 70現有技術的MOSI6.72E-012.45E-048. 52本發明的MOSI6.19E-013. 80E-047. 85可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案范圍情況下， 都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對
5以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。
權利要求
1.一種MOS晶體管，其特征在于包括布置在襯底中的阱區、以及布置在源極及漏極之間的柵極、布置在所述源漏阱區中的位于源極及漏極之間的輕摻雜區、布置在所述源漏阱區中的源極及漏極；其中，源極及漏極的上表面低于柵極的柵極氧化物的下表面；并且，所述輕摻雜區位于所述柵極的下方。
2.根據權利要求I所述的MOS晶體管，其特征在于，所述MOS晶體管是O.35um以上柵長的MOS晶體管。
3.—種MOS晶體管的制造方法，其中所述MOS晶體管包括布置在襯底中的源漏阱區、 布置在所述源漏阱區中的源極及漏極、布置在所述源漏阱區中的位于源極及漏極之間的輕摻雜區、以及布置在源極及漏極之間的柵極；其中，源極及漏極的上表面低于柵極的柵極氧化物的下表面；并且，所述輕摻雜區位于所述柵極的下方；其特征在于所述制造方法包括在生長了柵氧和多晶硅的襯底上涂覆光刻膠，并執行光刻以形成源漏區；利用所述光刻膠刻蝕多晶硅和柵氧；利用所述光刻膠刻蝕硅襯底；以及利用所述光刻膠分別進行阱注入、輕摻雜區注入和源漏注入。
4.根據權利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述MOS晶體管是O.35um以上柵長的MOS晶體管。
5.根據權利要求3或4所述的制造方法，其特征在于，在利用所述光刻膠分別進行阱注入、輕摻雜區注入和源漏注入的步驟中，源漏阱區的注入角度為30-45度，輕摻雜區是注入角度為10-30度，源極及漏極的注入角度為O度。
全文摘要
本發明提供了一種MOS晶體管及其制造方法。根據本發明的MOS晶體管，其包括布置在襯底中的阱區、以及布置在源極及漏極之間的柵極、布置在所述源漏阱區中的位于源極及漏極之間的輕摻雜區、布置在所述源漏阱區中的源極及漏極；其中，源極及漏極的上表面低于柵極的柵極氧化物的下表面；并且，所述輕摻雜區位于所述柵極的下方。根據本發明的MOS晶體管制造方法包括在生長了柵氧和多晶硅的襯底上涂覆光刻膠，并執行光刻以形成源漏區；利用所述光刻膠刻蝕多晶硅和柵氧；利用所述光刻膠刻蝕硅襯底；以及利用所述光刻膠分別進行阱注入、輕摻雜區注入和源漏注入。
文檔編號H01L21/336GK102593179SQ20121006196
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月9日 優先權日2012年3月9日
發明者吳小利 申請人:上海宏力半導體制造有限公司