本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法和一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

背景技術(shù)：

在相關(guān)技術(shù)中，如圖1所示，場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括：柵極結(jié)構(gòu)101和硅柵窗口102，如圖2所示，以N溝道的VDMOS(Vertical Diffusion Metal Oxide Silica，垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)為例，包括：在P型硅襯底1之上的P+離子區(qū)域(第二離子區(qū)域2)、P-離子區(qū)域(第一離子區(qū)域3)、N+溝道區(qū)域(第三離子區(qū)域4)、隔離層5、柵極結(jié)構(gòu)6和金屬電極7等，其中，柵極電容是主要的附加電容之一，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電容過(guò)大會(huì)造成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開(kāi)關(guān)速率降低，這就嚴(yán)重地影響場(chǎng)效應(yīng)晶體管的應(yīng)用和可靠性。

因此，如何設(shè)計(jì)一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法以減小柵極電容成為亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是基于上述技術(shù)問(wèn)題至少之一，提出了一種新的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法和一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以減小柵極電容，進(jìn)而提高場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開(kāi)關(guān)速率。

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，包括：在形成外延層的硅襯底上形成氧化層掩膜和所述氧化層掩膜外圍的環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)的外圍區(qū)域即為所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的硅柵窗口；在形成所述環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)的外延層上，依次形成第一離子區(qū)域和第二離子區(qū)域；在所述環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)的外圍的所述第一離子區(qū)域內(nèi)部形成第三離子區(qū) 域；在形成所述第三離子區(qū)域的外延層上形成隔離層和金屬電極，以完成所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備過(guò)程。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)在形成外延層的硅襯底上形成氧化層掩膜和環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)，減小了柵極結(jié)構(gòu)的平面面積，進(jìn)而減小了柵極電容，有效地提高了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開(kāi)關(guān)速率。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，形成所述氧化層掩膜，包括以下具體步驟：通過(guò)熱氧化工藝和/或化學(xué)氣相淀積工藝在所述外延層上形成氧化層；對(duì)所述氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕處理，以形成所述氧化層掩膜。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)熱氧化工藝和/或化學(xué)氣相淀積工藝形成氧化層掩膜，可以保證氧化層掩膜致密和絕緣特性，從而保證器件的可靠性。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，形成所述環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)，還包括以下具體步驟：在形成所述氧化層掩膜的外延層上形成多晶硅層；對(duì)所述多晶硅層進(jìn)行光刻和刻蝕處理以形成所述環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)，以暴露所述氧化層掩膜和所述硅柵窗口；在所述硅柵結(jié)構(gòu)上形成隔離層。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)對(duì)多晶硅層進(jìn)行光刻和刻蝕處理，以暴露氧化層掩膜和硅柵窗口，降低了光刻套準(zhǔn)的要求，進(jìn)而降低了制作成本。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，形成所述環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)，包括以下具體步驟：在所述外延層上形成多晶硅層；對(duì)所述多晶硅層進(jìn)行光刻和刻蝕處理，以形成所述環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)形成硅柵結(jié)構(gòu)，形成了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基本電極結(jié)構(gòu)之一，為完成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的加工奠定了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，形成所述氧化層掩膜，包括以下具體步驟：在形成所述硅柵結(jié)構(gòu)的外延層上形成氧化層；對(duì)所述氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕處理，以覆蓋所述環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)和硅柵結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)區(qū)域。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)形成氧化層掩膜以覆蓋環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)和其內(nèi)側(cè)區(qū)域，在有效地減小硅柵結(jié)構(gòu)的平面圖形的同時(shí)，形成了進(jìn)行后續(xù)離子注入的掩膜，簡(jiǎn)化了工藝步驟和工藝要求，降低了制造成本。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，形成第一離子區(qū)域和第二離子區(qū)域，包括以下具體步驟：在所述環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)的外側(cè)區(qū)域進(jìn)行第一次離子注入， 以形成所述第一離子區(qū)域；在所述第一離子區(qū)域的內(nèi)側(cè)區(qū)域進(jìn)行第二次離子注入，以形成所述第二離子區(qū)域；對(duì)所述第一離子區(qū)域和所述第二離子區(qū)域進(jìn)行退火處理，以激活所述第一離子區(qū)域和所述第二離子區(qū)域的化學(xué)鍵能。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)依次進(jìn)行第一次離子注入和第二次離子注入，并進(jìn)行退火處理，形成了階梯型分布的第一離子區(qū)域和第二離子區(qū)域，其中，第一離子區(qū)域的離子濃度小于和第二離子區(qū)域的離子濃度，第一離子區(qū)域的結(jié)深小于和第二離子區(qū)域的結(jié)深。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述第一次離子注入的能量低于所述第二次離子注入的能量，所述第一次離子注入的劑量低于所述第二次離子注入的劑量。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)控制兩次離子注入的能量和劑量，保證了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電學(xué)性能的可靠性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，還提出了一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，采用如上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法制備而成。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)采用如上述任一項(xiàng)技術(shù)方案形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管，可以保證場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)可靠性和電學(xué)特性。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述氧化層掩膜到所述硅柵窗口之間的最小水平間距大于或等于兩個(gè)所述硅柵窗口之間的最小水平間距的四分之一。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)氧化層掩膜到硅柵窗口之間的最小水平間距大于或等于兩個(gè)硅柵窗口之間的最小水平間距的四分之一，保證了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道能夠正常導(dǎo)通，進(jìn)而提高了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的可靠性。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述第一離子區(qū)域和所述第二離子區(qū)域的離子類(lèi)型相同，所述第一離子區(qū)域和第三離子區(qū)域的離子類(lèi)型相反。

通過(guò)以上技術(shù)方案，通過(guò)在形成外延層的硅襯底上形成氧化層掩膜和環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)，減小了柵極結(jié)構(gòu)的平面面積，進(jìn)而減小了柵極電容，有效地提高了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開(kāi)關(guān)速率。

附圖說(shuō)明

圖1示出了相關(guān)技術(shù)中場(chǎng)效應(yīng)晶體管的俯視圖；

圖2示出了相關(guān)技術(shù)中場(chǎng)效應(yīng)晶體管的剖視圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的俯視圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的剖視圖；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的氧化層掩膜的形成過(guò)程的剖面示意圖；

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程的剖面示意圖；

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的隔離層的形成過(guò)程的剖面示意圖；

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程的剖面示意圖；

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的隔離層的形成過(guò)程的剖面示意圖；

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法的示意流程圖。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。

下面結(jié)合圖3至圖10對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備過(guò)程進(jìn)行具體說(shuō)明。

結(jié)合圖3至圖10所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管在硅柵結(jié)構(gòu)101和硅柵窗口102的基礎(chǔ)上，將硅柵結(jié)構(gòu)101刻蝕成環(huán)形，并以氧 化硅層填充環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)區(qū)域103，通過(guò)減小硅柵結(jié)構(gòu)101的水平面積有效地減小了柵極電容，進(jìn)而提高了器件的開(kāi)關(guān)速率。

如圖4至圖10所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，包括：步驟1002，在形成外延層的硅襯底1上形成氧化層掩膜和所述氧化層掩膜外圍的環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)6，所述環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)6的外圍區(qū)域即為所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的硅柵窗口；步驟1004，在形成所述環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)6的外延層上，依次形成第一離子區(qū)域3和第二離子區(qū)域2；步驟1006，在所述環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)6的外圍的所述第一離子區(qū)域3內(nèi)部形成第三離子區(qū)域4；步驟1008，在形成所述第三離子區(qū)域4的外延層上形成隔離層5和金屬電極7，以完成所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備過(guò)程。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)在形成外延層的硅襯底1上形成氧化層掩膜和環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)6，減小了柵極結(jié)構(gòu)6的平面面積，進(jìn)而減小了柵極電容，有效地提高了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開(kāi)關(guān)速率。

形成氧化層掩膜和環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)包括多種實(shí)施方式：

實(shí)施例一：

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，形成所述氧化層掩膜，包括以下具體步驟：如圖5所示，通過(guò)熱氧化工藝和/或化學(xué)氣相淀積工藝在所述外延層上形成氧化層；對(duì)所述氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕處理，以形成所述氧化層掩膜。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)熱氧化工藝和/或化學(xué)氣相淀積工藝形成氧化層掩膜，可以保證氧化層掩膜致密和絕緣特性，從而保證器件的可靠性。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，形成所述環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)6，還包括以下具體步驟：如圖6所示，在形成所述氧化層掩膜的外延層上形成多晶硅層；對(duì)所述多晶硅層進(jìn)行光刻和刻蝕處理以形成所述環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)6，以暴露所述氧化層掩膜和所述硅柵窗口；如圖7所示，在所述硅柵結(jié)構(gòu)6上形成隔離層5。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)對(duì)多晶硅層進(jìn)行光刻和刻蝕處理，以暴露氧化層掩膜和硅柵窗口，降低了光刻套準(zhǔn)的要求，進(jìn)而降低了制作成 本。

實(shí)施例二：

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，形成所述環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)6，包括以下具體步驟：如圖7所示，在所述外延層上形成多晶硅層；對(duì)所述多晶硅層進(jìn)行光刻和刻蝕處理，以形成所述環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)形成硅柵結(jié)構(gòu)，形成了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基本電極結(jié)構(gòu)之一，為完成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的加工奠定了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，形成所述氧化層掩膜，包括以下具體步驟：如圖8所示，在形成所述硅柵結(jié)構(gòu)的外延層上形成氧化層；對(duì)所述氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕處理，以覆蓋所述環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)和硅柵結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)區(qū)域。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)形成氧化層掩膜以覆蓋環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)和其內(nèi)側(cè)區(qū)域，在有效地減小硅柵結(jié)構(gòu)的平面圖形的同時(shí)，形成了進(jìn)行后續(xù)離子注入的掩膜，簡(jiǎn)化了工藝步驟和工藝要求，降低了制造成本。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，形成第一離子區(qū)域3和第二離子區(qū)域2，包括以下具體步驟：在所述環(huán)形硅柵結(jié)構(gòu)的外側(cè)區(qū)域進(jìn)行第一次離子注入，以形成所述第一離子區(qū)域3；在所述第一離子區(qū)域3的內(nèi)側(cè)區(qū)域進(jìn)行第二次離子注入，以形成所述第二離子區(qū)域2；對(duì)所述第一離子區(qū)域3和所述第二離子區(qū)域2進(jìn)行退火處理，以激活所述第一離子區(qū)域3和所述第二離子區(qū)域2的化學(xué)鍵能。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)依次進(jìn)行第一次離子注入和第二次離子注入，并進(jìn)行退火處理，形成了階梯型分布的第一離子區(qū)域3和第二離子區(qū)域2，其中，第一離子區(qū)域3的離子濃度小于和第二離子區(qū)域2的離子濃度，第一離子區(qū)域3的結(jié)深小于和第二離子區(qū)域2的結(jié)深。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述第一次離子注入的能量低于所述第二次離子注入的能量，所述第一次離子注入的劑量低于所述第二次離子注入的劑量。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)控制兩次離子注入的能量和劑量，保證了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電學(xué)性能的可靠性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，還提出了一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，采用如上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法制備而成。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)采用如上述任一項(xiàng)技術(shù)方案形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管，可以保證場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)可靠性和電學(xué)特性。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，如圖3所示，所述氧化層掩膜到所述硅柵窗口之間的最小水平間距b大于或等于兩個(gè)所述硅柵窗口之間的最小水平間距a的四分之一。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)氧化層掩膜到硅柵窗口之間的最小水平間距b大于或等于兩個(gè)硅柵窗口之間的最小水平間距a的四分之一，保證了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道能夠正常導(dǎo)通，進(jìn)而提高了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的可靠性。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述第一離子區(qū)域3和所述第二離子區(qū)域2的離子類(lèi)型相同，所述第一離子區(qū)域3和第三離子區(qū)域4的離子類(lèi)型相反。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的技術(shù)方案，考慮到設(shè)計(jì)一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法以減小柵極電容的技術(shù)問(wèn)題。因此，本發(fā)明提出了一種新的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法和一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，通過(guò)在形成外延層的硅襯底上形成氧化層掩膜和環(huán)形柵極結(jié)構(gòu)，減小了柵極結(jié)構(gòu)的平面面積，進(jìn)而減小了柵極電容，有效地提高了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開(kāi)關(guān)速率。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。