一種半導體場效應晶體管及其制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種半導體場效應晶體管及其制造方法，該方法包括：在半導體襯底上的第一部分區域形成掩膜層；以掩膜層為掩蔽依次在半導體襯底中形成阱區、源極區和生長出局部硅氧化層；去除掩膜層；依次形成柵氧層和多晶硅層，以獲得半導體場效應晶體管。本發明有效解決了現有后柵氧工藝制造的VDMOS的開通延遲時間會比較長的技術問題，進而減少了后柵氧工藝制造半導體場效應晶體管的開通延遲時間，以有效提高了后柵氧工藝的VDMOS的質量。
【專利說明】
一種半導體場效應晶體管及其制造方法
技術領域
[0001]本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種半導體場效應晶體管及其制造方法。
【背景技術】
[0002]在功率半導體領域內，以垂直雙擴散工藝形成的縱向MOSFET稱為VDM0SFET，簡稱VDM0S。因VDMOS具有開關速度快、輸入阻抗高、頻率特性好等特點得到了廣泛的應用。
[0003]常規的VDMOS器件應用的是前柵氧工藝，S卩:柵氧工藝及多晶形成工藝在阱區與源極區注入及擴散工藝前完成。在這種前柵氧工藝下，多晶硅的形成與阱注入、源極注入可自對準，制造出的VDMOS器件的柵源交疊電容較小，因此開通延遲時間較短。
[0004]但在某些特殊領域所需VDMOS對柵氧的可靠性要求較高，這就需要柵氧工藝及多晶硅在阱工藝后完成，即:后柵氧工藝。但對于后柵氧工藝的順序相反，多晶硅形成、阱注入、源極注入各自分別需要一次光刻，因此多晶硅形成與阱注入、源極注入工藝通常無法自對準。在無法自對準的前提下為了保證工藝波動情況下溝道均能夠正常開啟，在制造后柵氧工藝的VDMOS時多晶硅邊界與阱區邊界、源極區邊界通常保證一定的交疊長度，交疊長度與兩次工藝間的套準精度相關，因現有工藝設備很難保證套準精度，因此現有后柵氧工藝的VDMOS的開通延遲時間會比較長，影響了 VDMOS的性能。
【發明內容】
[0005]本發明實施例通過提供一種半導體場效應晶體管及其制造方法，解決了現有后柵氧工藝的VDMOS的開通延遲時間會比較長的技術問題。
[0006]第一方面，本發明實施例提供了一種半導體場效應晶體管制造方法，包括:在半導體襯底上的第一部分區域形成掩膜層；以所述掩膜層為掩蔽依次在所述半導體襯底中形成阱區、源極區和生長出局部硅氧化層；去除所述掩膜層；依次形成柵氧層和多晶硅層，以獲得所述半導體場效應晶體管。
[0007]優選的，所述依次形成柵氧層和多晶硅層包括:在所述第一部分區域上生長出厚度小于所述局部硅氧化層的厚度的所述柵氧層;在所述柵氧層上和所述局部硅氧化層上靠近所述柵氧層的部分區域上生長出所述多晶硅層。
[0008]優選的，所述半導體襯底和所述源極區為P型摻雜，所述阱區為N型摻雜;或所述半導體襯底和所述源極區為N型摻雜，所述阱區為P型摻雜。
[0009]優選的，所述在半導體襯底上的第一部分區域形成掩膜層，包括:在所述半導體襯底上淀積氮化硅，以形成氮化硅膜;刻蝕所述氮化硅膜的除所述第一部分區域之外的氮化硅，以形成所述掩膜層。
[0010]優選的，所述以所述掩膜層為掩蔽依次在所述半導體襯底中形成阱區、源極區和生長出局部硅氧化層，包括:在所述半導體襯底上以所述掩膜層為掩蔽進行阱注入和阱推進，以形成所述阱區；在所述阱區上的第二部分區域形成光刻膠層，其中，所述第二部分區域與所述第一部分區域相隔；以所述掩膜層和所述光刻膠層為掩蔽在所述阱區中形成源極區；去除所述光刻膠層；以所述掩膜層為掩蔽生長出局部硅氧化層。
[0011]第二方面，本發明實施例提供了一種半導體場效應晶體管，包括:半導體襯底，阱區，局部硅氧化層，局部硅氧化層，柵氧層，多晶硅層;所述阱區形成在所述半導體襯底中，所述源極區形成在所述阱區中，所述局部硅氧化層生長在所述半導體襯底中的與所述源極區對準的位置，其中，所述局部硅氧化層的厚度大于所述柵氧層的厚度，所述柵氧層生長在所述半導體襯底中的相鄰所述源極區之間，所述多晶硅層形成在所述柵氧層上和所述局部硅氧化層上的靠近所述柵氧層的部分區域上。
[0012]優選的，所述半導體襯底和所述源極區為P型摻雜，所述阱區為N型摻雜;或所述半導體襯底和所述源極區為N型摻雜，所述阱區為P型摻雜。
[0013]本發明實施例提供的一個或多個技術方案，至少實現了如下技術效果或優點:
[0014]由于本發明實施例在后柵氧工藝的VDMOS制造時以在半導體襯底上同一掩膜層為掩蔽形成阱區、源極區和生長出局部硅氧化層，從而能使局部硅氧化層與阱區、源極區自對準，由于氧化時第一部分區域的氧化會受到掩膜層限制，從而能夠生長出局部硅氧化層，局部硅氧化層的生長可以增大柵源交疊區域的氧化層厚度，以有效降低了柵源交疊電容，從而能夠解決了現有后柵氧工藝制造的VDMOS的開通延遲時間會比較長的技術問題，進而減少了后柵氧工藝制造的半導體場效應晶體管的開通延遲時間，以有效提高了后柵氧工藝的VDMOS的質量。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本發明實施例中半導體場效應晶體管的結構示意圖；
[0017]圖2為本發明施例中半導體場效應晶體管制造方法的流程圖；
[0018]圖3?圖7為本發明實施例中半導體場效應晶體管的分步示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0020]實施例一:
[0021]本發明實施例提供了一種半導體場效應晶體管制造方法，參考圖1?圖7所示，本發明實施例提供的半導體場效應晶體管制造方法包括如下步驟:
[0022 ] SI O1、在半導體襯底I上的第一部分區域形成掩膜層7。
[0023]具體的，掩膜層7的材料可以為氮化硅(Si3N4)，還可以用S12代替，還可以用軟片菲林，金屬鉻等可承受高溫工藝的非Si材料代替。
[0024]以掩膜層7的材料為氮化娃為例:在半導體襯底I上淀積氮化娃以形成氮化娃膜；刻蝕氮化硅膜的除第一部分區域之外的氮化硅以形成掩膜層7。
[0025]S102、以掩膜層7為掩蔽依次在半導體襯底I中形成阱區2、源極區3和生長局部硅氧化層4。
[0026]具體的，S102包括:步驟一、在半導體襯底I上以掩膜層7為掩蔽進行阱注入以及阱推進，從而形成阱區2。步驟二、在阱區2上的第二部分區域形成光刻膠層8，其中，第二部分區域與第一部分區域相隔。具體的，光刻膠層8為在半導體襯底I上涂光刻膠膜后，對光刻膠膜上除第二部分區域之外的光刻膠部分進行光刻，從而形成光刻膠層8。步驟三、以掩膜層7和光刻膠層8為掩蔽在阱區2中形成源極區3。步驟四、去除光刻膠層8。步驟五、以掩膜層7為掩蔽生長出局部硅氧化層4。
[0027]S103、去除掩膜層7。
[0028]S104、依次形成柵氧層5和多晶硅層6，以獲得半導體場效應晶體管。
[0029]具體的，在第一部分區域上生長出厚度小于局部硅氧化層4的厚度的柵氧層5。在柵氧層5上和局部硅氧化層4上靠近柵氧層5的部分區域上生長出多晶硅層6。在具體實施過程中，柵氧層5的形成工藝、多晶硅層6的形成工藝均參考現有技術，為了說明書的簡潔，本文不再贅述。
[0030]具體的，半導體襯底I和源極區3為P型摻雜，阱區2為N型摻雜，則本發明實施例的半導體場效應晶體管具體為N溝道VDMOS管;半導體襯底I和源極區3為N型摻雜，阱區2為P型摻雜，則本發明實施例提供的半導體場效應晶體管具體為P溝道VDMOS管。
[0031]在形成多晶硅層6后的半導體場效應晶體管制造工序均可參考現有技術，為了說明書的簡潔，本文均不再贅述。
[0032]下面參考圖3?圖7，以P溝道VDMOS管為例對本發明實施例提供的半導體場效應晶體管制造方法進行舉例:
[0033]如圖3所示，在N型摻雜的半導體襯底I上淀積氮化硅以形成氮化硅膜，刻蝕氮化硅膜的除第一部分區域之外的區域上的氮化硅以形成作為P阱注入的掩蔽的掩膜層7。
[0034]如圖4所示，以掩膜層7為掩蔽在N型摻雜的半導體襯底I中進行P阱注入以及P阱推進至達到設計目標，以形成P阱區2。
[0035]如圖5所示，在P阱區2上的第二部分區域形成光刻膠層8，其中，第二部分區域與第一部分區域相隔。接著以掩膜層7和光刻膠層8為掩蔽在P型阱區2中形成N型源極區3。
[0036]如圖6所示，在形成N型源極區3后去除光刻膠層8。在去除光刻膠層8后以掩膜層7為掩蔽生長局部硅氧化層4。從而第一部分區域的氧化受到掩膜層7的限制，從而N型摻雜的半導體襯底I的暴露區域的氧化會大于掩膜層7下的氧化，從而達到對N型摻雜的半導體襯底I的L0C0S(局部娃氧化，Local Oxidat1n of Silicon)，以形成了局部娃氧化層4，通過形成的局部硅氧化層4可增大柵源交疊區域的氧化層厚度，從而降低柵源交疊電容，以優化半導體場效應晶體管的開通延遲時間。
[0037]參考圖7所示，去除掩膜層7并在去除掩膜層7之后依次形成柵氧層5和多晶硅層6。
[0038]具體的，去除掩膜層7之后在第一部分區域上生長厚度小于局部硅氧化層4的厚度的柵氧層5。在柵氧層5上和局部硅氧化層4上靠近柵氧層5的部分區域上生長多晶硅層6。使多晶硅層6與P阱區2、N型源極區3邊界這兩者均保證一定的交疊長度。
[0039]在多晶硅層6后的其他半導體場效應晶體管制造工序均可參考現有技術，制造形成的半導體場效應晶體管如圖1所示，為了說明書的簡潔，本文均不再對在形成多晶硅層6后的制造工序進彳丁描述。
[0040]下面以N溝道VDMOS管為例對本發明實施例提供的半導體場效應晶體管制造方法進行描述(未圖示):
[0041]在P型摻雜的半導體襯底上淀積氮化硅以形成氮化硅膜后，刻蝕氮化硅膜的除第一部分區域之外的氮化硅以形成掩膜層。
[0042]以掩膜層為掩蔽在P型摻雜半導體襯底中進行N阱注入和N阱推進至達到設計目標，以形成N阱區。在N阱區上的第二部分區域形成光刻膠層，第二部分區域與第一部分區域相隔。接著，以掩膜層和光刻膠層為掩蔽在N型阱區中形成P型源極區。在形成P型源極區后去除光刻膠層。去除光刻膠層后以掩膜層為掩蔽生長出局部硅氧化層。由于第一部分區域的氧化會受到掩膜層的限制，P型摻雜的半導體襯底的暴露區域的氧化會大于掩膜層下的氧化，從而達到對P型摻雜的半導體襯底的LOCOS(局部硅氧化)，局部硅氧化層的形成可增大柵源交疊區域的氧化層厚度，從而降低柵源交疊電容，以優化半導體場效應晶體管的開通延遲時間。
[0043]去除掩膜層并在去除掩膜層之后依次形成柵氧層和多晶硅層。具體的，去除掩膜層之后在第一部分區域上生長厚度小于局部硅氧化層的厚度的柵氧層。在柵氧層上和局部硅氧化層上靠近柵氧層的部分區域上生長多晶硅層。從而保證了多晶硅層與N阱區、P型源極區邊界這兩者均保證一定的交疊長度。在多晶硅層后的半導體場效應晶體管制造工序均可參考現有技術，為了說明書的簡潔，本文均不再贅述。
[0044]實施例二:
[0045]基于同一發明構思，本發明實施例提供了一種半導體場效應晶體管。參考圖1、圖3?圖7所示，本發明實施例提供的半導體場效應晶體管包括:半導體襯底1，阱區2，局部硅氧化層3，局部硅氧化層4，柵氧層5和多晶硅層6。阱區2形成在半導體襯底I中；源極區3形成在阱區2中；局部硅氧化層4生長在半導體襯底I中的與源極區3對準的位置;柵氧層5生長在半導體襯底I中的相鄰源極區3之間；多晶硅層6形成在柵氧層5上和局部硅氧化層5上的靠近柵氧層5的部分區域上。
[0046]具體的，半導體襯底I和源極區3為P型摻雜，阱區2為N型摻雜，則本發明實施例的半導體場效應晶體管具體為N溝道VDMOS管;半導體襯底I和源極區3為N型摻雜，阱區2為P型摻雜，則本發明實施例提供的半導體場效應晶體管具體為P溝道VDMOS管。
[0047]本發明實施例提供的一個或多個技術方案，至少實現了如下技術效果或優點:
[0048]由于本發明實施例在后柵氧工藝的VDMOS制造時以在半導體襯底上同一掩膜層為掩蔽形成阱區、源極區和生長出局部硅氧化層，從而能使局部硅氧化層與阱區、源極區自對準，由于氧化時第一部分區域的氧化會受到掩膜層限制，從而能夠生長出局部硅氧化層，局部硅氧化層的生長可以增大柵源交疊區域的氧化層厚度，以有效降低了柵源交疊電容，從而能夠解決了現有后柵氧工藝制造的VDMOS的開通延遲時間會比較長的技術問題，進而減少了后柵氧工藝制造的半導體場效應晶體管的開通延遲時間，以有效提高了后柵氧工藝的VDMOS的質量。
[0049]盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。
[0050]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種半導體場效應晶體管制造方法，其特征在于，包括: 在半導體襯底上的第一部分區域形成掩膜層；以所述掩膜層為掩蔽依次在所述半導體襯底中形成阱區、源極區和生長出局部硅氧化層； 去除所述掩膜層； 依次形成柵氧層和多晶硅層，以獲得所述半導體場效應晶體管。2.如權利要求1所述的半導體場效應晶體管制造方法，其特征在于，所述依次形成柵氧層和多晶娃層包括: 在所述第一部分區域上生長出厚度小于所述局部硅氧化層的厚度的所述柵氧層；在所述柵氧層上和所述局部硅氧化層上靠近所述柵氧層的部分區域上生長出所述多晶娃層。3.如權利要求1或2所述的半導體場效應晶體管制造方法，其特征在于: 所述半導體襯底和所述源極區為P型摻雜，所述阱區為N型摻雜;或 所述半導體襯底和所述源極區為N型摻雜，所述阱區為P型摻雜。4.如權利要求1所述的半導體場效應晶體管制造方法，其特征在于，所述在半導體襯底上的第一部分區域形成掩膜層，包括: 在所述半導體襯底上淀積氮化硅，以形成氮化硅膜； 刻蝕所述氮化硅膜的除所述第一部分區域之外的氮化硅，以形成所述掩膜層。5.如權利要求1所述的半導體場效應晶體管制造方法，其特征在于，所述以所述掩膜層為掩蔽依次在所述半導體襯底中形成阱區、源極區和生長出局部硅氧化層，包括: 在所述半導體襯底上以所述掩膜層為掩蔽進行阱注入和阱推進，以形成所述阱區； 在所述阱區上的第二部分區域形成光刻膠層，其中，所述第二部分區域與所述第一部分區域相隔； 以所述掩膜層和所述光刻膠層為掩蔽在所述阱區中形成源極區； 去除所述光刻膠層； 以所述掩膜層為掩蔽生長出局部硅氧化層。6.—種半導體場效應晶體管，其特征在于，包括:半導體襯底，阱區，局部硅氧化層，局部硅氧化層，柵氧層，多晶硅層； 所述阱區形成在所述半導體襯底中，所述源極區形成在所述阱區中，所述局部硅氧化層生長在所述半導體襯底中的與所述源極區對準的位置，其中，所述局部硅氧化層的厚度大于所述柵氧層的厚度，所述柵氧層生長在所述半導體襯底中的相鄰所述源極區之間，所述多晶硅層形成在所述柵氧層上和所述局部硅氧化層上的靠近所述柵氧層的部分區域上。7.如權利要求6所述的半導體場效應晶體管，其特征在于: 所述半導體襯底和所述源極區為P型摻雜，所述阱區為N型摻雜;或 所述半導體襯底和所述源極區為N型摻雜，所述阱區為P型摻雜。
【文檔編號】H01L29/78GK106024899SQ201610562559
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月15日
【發明人】孫博韜, 王立新, 張彥飛
【申請人】中國科學院微電子研究所