一种半导体场效应晶体管及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种半导体场效应晶体管及其制造方法，该方法包括：在半导体衬底上的第一部分区域形成掩膜层；以掩膜层为掩蔽依次在半导体衬底中形成阱区、源极区和生长出局部硅氧化层；去除掩膜层；依次形成栅氧层和多晶硅层，以获得半导体场效应晶体管。本发明有效解决了现有后栅氧工艺制造的VDMOS的开通延迟时间会比较长的技术问题，进而减少了后栅氧工艺制造半导体场效应晶体管的开通延迟时间，以有效提高了后栅氧工艺的VDMOS的质量。
【专利说明】
一种半导体场效应晶体管及其制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体场效应晶体管及其制造方法。
【背景技术】
[0002]在功率半导体领域内，以垂直双扩散工艺形成的纵向MOSFET称为VDM0SFET，简称VDM0S。因VDMOS具有开关速度快、输入阻抗高、频率特性好等特点得到了广泛的应用。
[0003]常规的VDMOS器件应用的是前栅氧工艺，S卩:栅氧工艺及多晶形成工艺在阱区与源极区注入及扩散工艺前完成。在这种前栅氧工艺下，多晶硅的形成与阱注入、源极注入可自对准，制造出的VDMOS器件的栅源交叠电容较小，因此开通延迟时间较短。
[0004]但在某些特殊领域所需VDMOS对栅氧的可靠性要求较高，这就需要栅氧工艺及多晶硅在阱工艺后完成，即:后栅氧工艺。但对于后栅氧工艺的顺序相反，多晶硅形成、阱注入、源极注入各自分别需要一次光刻，因此多晶硅形成与阱注入、源极注入工艺通常无法自对准。在无法自对准的前提下为了保证工艺波动情况下沟道均能够正常开启，在制造后栅氧工艺的VDMOS时多晶硅边界与阱区边界、源极区边界通常保证一定的交叠长度，交叠长度与两次工艺间的套准精度相关，因现有工艺设备很难保证套准精度，因此现有后栅氧工艺的VDMOS的开通延迟时间会比较长，影响了 VDMOS的性能。
【发明内容】
[0005]本发明实施例通过提供一种半导体场效应晶体管及其制造方法，解决了现有后栅氧工艺的VDMOS的开通延迟时间会比较长的技术问题。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种半导体场效应晶体管制造方法，包括:在半导体衬底上的第一部分区域形成掩膜层；以所述掩膜层为掩蔽依次在所述半导体衬底中形成阱区、源极区和生长出局部硅氧化层；去除所述掩膜层；依次形成栅氧层和多晶硅层，以获得所述半导体场效应晶体管。
[0007]优选的，所述依次形成栅氧层和多晶硅层包括:在所述第一部分区域上生长出厚度小于所述局部硅氧化层的厚度的所述栅氧层;在所述栅氧层上和所述局部硅氧化层上靠近所述栅氧层的部分区域上生长出所述多晶硅层。
[0008]优选的，所述半导体衬底和所述源极区为P型掺杂，所述阱区为N型掺杂;或所述半导体衬底和所述源极区为N型掺杂，所述阱区为P型掺杂。
[0009]优选的，所述在半导体衬底上的第一部分区域形成掩膜层，包括:在所述半导体衬底上淀积氮化硅，以形成氮化硅膜;刻蚀所述氮化硅膜的除所述第一部分区域之外的氮化硅，以形成所述掩膜层。
[0010]优选的，所述以所述掩膜层为掩蔽依次在所述半导体衬底中形成阱区、源极区和生长出局部硅氧化层，包括:在所述半导体衬底上以所述掩膜层为掩蔽进行阱注入和阱推进，以形成所述阱区；在所述阱区上的第二部分区域形成光刻胶层，其中，所述第二部分区域与所述第一部分区域相隔；以所述掩膜层和所述光刻胶层为掩蔽在所述阱区中形成源极区；去除所述光刻胶层；以所述掩膜层为掩蔽生长出局部硅氧化层。
[0011]第二方面，本发明实施例提供了一种半导体场效应晶体管，包括:半导体衬底，阱区，局部硅氧化层，局部硅氧化层，栅氧层，多晶硅层;所述阱区形成在所述半导体衬底中，所述源极区形成在所述阱区中，所述局部硅氧化层生长在所述半导体衬底中的与所述源极区对准的位置，其中，所述局部硅氧化层的厚度大于所述栅氧层的厚度，所述栅氧层生长在所述半导体衬底中的相邻所述源极区之间，所述多晶硅层形成在所述栅氧层上和所述局部硅氧化层上的靠近所述栅氧层的部分区域上。
[0012]优选的，所述半导体衬底和所述源极区为P型掺杂，所述阱区为N型掺杂;或所述半导体衬底和所述源极区为N型掺杂，所述阱区为P型掺杂。
[0013]本发明实施例提供的一个或多个技术方案，至少实现了如下技术效果或优点:
[0014]由于本发明实施例在后栅氧工艺的VDMOS制造时以在半导体衬底上同一掩膜层为掩蔽形成阱区、源极区和生长出局部硅氧化层，从而能使局部硅氧化层与阱区、源极区自对准，由于氧化时第一部分区域的氧化会受到掩膜层限制，从而能够生长出局部硅氧化层，局部硅氧化层的生长可以增大栅源交叠区域的氧化层厚度，以有效降低了栅源交叠电容，从而能够解决了现有后栅氧工艺制造的VDMOS的开通延迟时间会比较长的技术问题，进而减少了后栅氧工艺制造的半导体场效应晶体管的开通延迟时间，以有效提高了后栅氧工艺的VDMOS的质量。
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0016]图1为本发明实施例中半导体场效应晶体管的结构示意图；
[0017]图2为本发明施例中半导体场效应晶体管制造方法的流程图；
[0018]图3?图7为本发明实施例中半导体场效应晶体管的分步示意图。
【具体实施方式】
[0019]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]实施例一:
[0021]本发明实施例提供了一种半导体场效应晶体管制造方法，参考图1?图7所示，本发明实施例提供的半导体场效应晶体管制造方法包括如下步骤:
[0022 ] SI O1、在半导体衬底I上的第一部分区域形成掩膜层7。
[0023]具体的，掩膜层7的材料可以为氮化硅(Si3N4)，还可以用S12代替，还可以用软片菲林，金属铬等可承受高温工艺的非Si材料代替。
[0024]以掩膜层7的材料为氮化娃为例:在半导体衬底I上淀积氮化娃以形成氮化娃膜；刻蚀氮化硅膜的除第一部分区域之外的氮化硅以形成掩膜层7。
[0025]S102、以掩膜层7为掩蔽依次在半导体衬底I中形成阱区2、源极区3和生长局部硅氧化层4。
[0026]具体的，S102包括:步骤一、在半导体衬底I上以掩膜层7为掩蔽进行阱注入以及阱推进，从而形成阱区2。步骤二、在阱区2上的第二部分区域形成光刻胶层8，其中，第二部分区域与第一部分区域相隔。具体的，光刻胶层8为在半导体衬底I上涂光刻胶膜后，对光刻胶膜上除第二部分区域之外的光刻胶部分进行光刻，从而形成光刻胶层8。步骤三、以掩膜层7和光刻胶层8为掩蔽在阱区2中形成源极区3。步骤四、去除光刻胶层8。步骤五、以掩膜层7为掩蔽生长出局部硅氧化层4。
[0027]S103、去除掩膜层7。
[0028]S104、依次形成栅氧层5和多晶硅层6，以获得半导体场效应晶体管。
[0029]具体的，在第一部分区域上生长出厚度小于局部硅氧化层4的厚度的栅氧层5。在栅氧层5上和局部硅氧化层4上靠近栅氧层5的部分区域上生长出多晶硅层6。在具体实施过程中，栅氧层5的形成工艺、多晶硅层6的形成工艺均参考现有技术，为了说明书的简洁，本文不再赘述。
[0030]具体的，半导体衬底I和源极区3为P型掺杂，阱区2为N型掺杂，则本发明实施例的半导体场效应晶体管具体为N沟道VDMOS管;半导体衬底I和源极区3为N型掺杂，阱区2为P型掺杂，则本发明实施例提供的半导体场效应晶体管具体为P沟道VDMOS管。
[0031]在形成多晶硅层6后的半导体场效应晶体管制造工序均可参考现有技术，为了说明书的简洁，本文均不再赘述。
[0032]下面参考图3?图7，以P沟道VDMOS管为例对本发明实施例提供的半导体场效应晶体管制造方法进行举例:
[0033]如图3所示，在N型掺杂的半导体衬底I上淀积氮化硅以形成氮化硅膜，刻蚀氮化硅膜的除第一部分区域之外的区域上的氮化硅以形成作为P阱注入的掩蔽的掩膜层7。
[0034]如图4所示，以掩膜层7为掩蔽在N型掺杂的半导体衬底I中进行P阱注入以及P阱推进至达到设计目标，以形成P阱区2。
[0035]如图5所示，在P阱区2上的第二部分区域形成光刻胶层8，其中，第二部分区域与第一部分区域相隔。接着以掩膜层7和光刻胶层8为掩蔽在P型阱区2中形成N型源极区3。
[0036]如图6所示，在形成N型源极区3后去除光刻胶层8。在去除光刻胶层8后以掩膜层7为掩蔽生长局部硅氧化层4。从而第一部分区域的氧化受到掩膜层7的限制，从而N型掺杂的半导体衬底I的暴露区域的氧化会大于掩膜层7下的氧化，从而达到对N型掺杂的半导体衬底I的L0C0S(局部娃氧化，Local Oxidat1n of Silicon)，以形成了局部娃氧化层4，通过形成的局部硅氧化层4可增大栅源交叠区域的氧化层厚度，从而降低栅源交叠电容，以优化半导体场效应晶体管的开通延迟时间。
[0037]参考图7所示，去除掩膜层7并在去除掩膜层7之后依次形成栅氧层5和多晶硅层6。
[0038]具体的，去除掩膜层7之后在第一部分区域上生长厚度小于局部硅氧化层4的厚度的栅氧层5。在栅氧层5上和局部硅氧化层4上靠近栅氧层5的部分区域上生长多晶硅层6。使多晶硅层6与P阱区2、N型源极区3边界这两者均保证一定的交叠长度。
[0039]在多晶硅层6后的其他半导体场效应晶体管制造工序均可参考现有技术，制造形成的半导体场效应晶体管如图1所示，为了说明书的简洁，本文均不再对在形成多晶硅层6后的制造工序进彳丁描述。
[0040]下面以N沟道VDMOS管为例对本发明实施例提供的半导体场效应晶体管制造方法进行描述(未图示):
[0041]在P型掺杂的半导体衬底上淀积氮化硅以形成氮化硅膜后，刻蚀氮化硅膜的除第一部分区域之外的氮化硅以形成掩膜层。
[0042]以掩膜层为掩蔽在P型掺杂半导体衬底中进行N阱注入和N阱推进至达到设计目标，以形成N阱区。在N阱区上的第二部分区域形成光刻胶层，第二部分区域与第一部分区域相隔。接着，以掩膜层和光刻胶层为掩蔽在N型阱区中形成P型源极区。在形成P型源极区后去除光刻胶层。去除光刻胶层后以掩膜层为掩蔽生长出局部硅氧化层。由于第一部分区域的氧化会受到掩膜层的限制，P型掺杂的半导体衬底的暴露区域的氧化会大于掩膜层下的氧化，从而达到对P型掺杂的半导体衬底的LOCOS(局部硅氧化)，局部硅氧化层的形成可增大栅源交叠区域的氧化层厚度，从而降低栅源交叠电容，以优化半导体场效应晶体管的开通延迟时间。
[0043]去除掩膜层并在去除掩膜层之后依次形成栅氧层和多晶硅层。具体的，去除掩膜层之后在第一部分区域上生长厚度小于局部硅氧化层的厚度的栅氧层。在栅氧层上和局部硅氧化层上靠近栅氧层的部分区域上生长多晶硅层。从而保证了多晶硅层与N阱区、P型源极区边界这两者均保证一定的交叠长度。在多晶硅层后的半导体场效应晶体管制造工序均可参考现有技术，为了说明书的简洁，本文均不再赘述。
[0044]实施例二:
[0045]基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种半导体场效应晶体管。参考图1、图3?图7所示，本发明实施例提供的半导体场效应晶体管包括:半导体衬底1，阱区2，局部硅氧化层3，局部硅氧化层4，栅氧层5和多晶硅层6。阱区2形成在半导体衬底I中；源极区3形成在阱区2中；局部硅氧化层4生长在半导体衬底I中的与源极区3对准的位置;栅氧层5生长在半导体衬底I中的相邻源极区3之间；多晶硅层6形成在栅氧层5上和局部硅氧化层5上的靠近栅氧层5的部分区域上。
[0046]具体的，半导体衬底I和源极区3为P型掺杂，阱区2为N型掺杂，则本发明实施例的半导体场效应晶体管具体为N沟道VDMOS管;半导体衬底I和源极区3为N型掺杂，阱区2为P型掺杂，则本发明实施例提供的半导体场效应晶体管具体为P沟道VDMOS管。
[0047]本发明实施例提供的一个或多个技术方案，至少实现了如下技术效果或优点:
[0048]由于本发明实施例在后栅氧工艺的VDMOS制造时以在半导体衬底上同一掩膜层为掩蔽形成阱区、源极区和生长出局部硅氧化层，从而能使局部硅氧化层与阱区、源极区自对准，由于氧化时第一部分区域的氧化会受到掩膜层限制，从而能够生长出局部硅氧化层，局部硅氧化层的生长可以增大栅源交叠区域的氧化层厚度，以有效降低了栅源交叠电容，从而能够解决了现有后栅氧工艺制造的VDMOS的开通延迟时间会比较长的技术问题，进而减少了后栅氧工艺制造的半导体场效应晶体管的开通延迟时间，以有效提高了后栅氧工艺的VDMOS的质量。
[0049]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0050]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种半导体场效应晶体管制造方法，其特征在于，包括: 在半导体衬底上的第一部分区域形成掩膜层；以所述掩膜层为掩蔽依次在所述半导体衬底中形成阱区、源极区和生长出局部硅氧化层； 去除所述掩膜层； 依次形成栅氧层和多晶硅层，以获得所述半导体场效应晶体管。2.如权利要求1所述的半导体场效应晶体管制造方法，其特征在于，所述依次形成栅氧层和多晶娃层包括: 在所述第一部分区域上生长出厚度小于所述局部硅氧化层的厚度的所述栅氧层；在所述栅氧层上和所述局部硅氧化层上靠近所述栅氧层的部分区域上生长出所述多晶娃层。3.如权利要求1或2所述的半导体场效应晶体管制造方法，其特征在于: 所述半导体衬底和所述源极区为P型掺杂，所述阱区为N型掺杂;或 所述半导体衬底和所述源极区为N型掺杂，所述阱区为P型掺杂。4.如权利要求1所述的半导体场效应晶体管制造方法，其特征在于，所述在半导体衬底上的第一部分区域形成掩膜层，包括: 在所述半导体衬底上淀积氮化硅，以形成氮化硅膜； 刻蚀所述氮化硅膜的除所述第一部分区域之外的氮化硅，以形成所述掩膜层。5.如权利要求1所述的半导体场效应晶体管制造方法，其特征在于，所述以所述掩膜层为掩蔽依次在所述半导体衬底中形成阱区、源极区和生长出局部硅氧化层，包括: 在所述半导体衬底上以所述掩膜层为掩蔽进行阱注入和阱推进，以形成所述阱区； 在所述阱区上的第二部分区域形成光刻胶层，其中，所述第二部分区域与所述第一部分区域相隔； 以所述掩膜层和所述光刻胶层为掩蔽在所述阱区中形成源极区； 去除所述光刻胶层； 以所述掩膜层为掩蔽生长出局部硅氧化层。6.—种半导体场效应晶体管，其特征在于，包括:半导体衬底，阱区，局部硅氧化层，局部硅氧化层，栅氧层，多晶硅层； 所述阱区形成在所述半导体衬底中，所述源极区形成在所述阱区中，所述局部硅氧化层生长在所述半导体衬底中的与所述源极区对准的位置，其中，所述局部硅氧化层的厚度大于所述栅氧层的厚度，所述栅氧层生长在所述半导体衬底中的相邻所述源极区之间，所述多晶硅层形成在所述栅氧层上和所述局部硅氧化层上的靠近所述栅氧层的部分区域上。7.如权利要求6所述的半导体场效应晶体管，其特征在于: 所述半导体衬底和所述源极区为P型掺杂，所述阱区为N型掺杂;或 所述半导体衬底和所述源极区为N型掺杂，所述阱区为P型掺杂。
【文档编号】H01L29/78GK106024899SQ201610562559
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】孙博韬, 王立新, 张彦飞
【申请人】中国科学院微电子研究所