金属-氧化物-半导体场效应晶体管的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种金属-氧化物-半导体场效应晶体管，包括轻掺杂的体区和至少一个第一单元；第一单元包括：孔条状源区，其形成于体区内；孔条状源区是在条形源区上沿导电沟道宽度方向开有多个间隔分布的孔的源区；条状漏区，其形成于体区内且分布于孔条状源区的两侧；第一扩散区，其形成于孔条状源区的每个孔内；相邻两个第一扩散区与位于这两个第一扩散区之间的孔条状源区的部分短接且所有第一扩散区并联；氧化物层，其覆盖于体区，孔条状源区，第一扩散区和漏区之上；栅，其形成于孔条状源区和漏区之间的氧化物层上。本实用新型的孔条状源区和体区之间的电压差比较小，衬底偏置比较小，雪崩耐能比较大。
【专利说明】金属-氧化物-半导体场效应晶体管
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及半导体【技术领域】，特别涉及一种金属-氧化物-半导体场效应晶 体管。
【背景技术】
[0002] 金属-氧化物-半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor,简称 M0SFET)，简称为 M0S 晶体管，包括体区（Bulk)、源区（Source)、 漏区（Drain)、栅（Gate)和栅氧化层（Gate Oxide)，以及用来将体区、源区、漏区和栅的电 流或电压引出至指定端头的接触孔和金属结构，通常用氧化物层作为栅氧化层。
[0003] 按照M0S晶体管导电沟道的类型，可分为N沟道M0S晶体管和P沟道M0S晶体管。 N沟道M0S晶体管的源区和漏区为重掺杂的N型扩散区，分别用N+源区和N+漏区表示，N+ 源区和N+漏区之间可形成导电沟道；体区为轻掺杂的P型扩散区，用P-体区表示，为减小 体区引出接触孔时的欧姆接触电阻，通常都在P-体区之中制作重掺杂的P型扩散区，用P+ 扩散区表示。P沟道M0S晶体管的源区和漏区为重掺杂的P型扩散区，分别用P+源区和P+ 漏区表示，P+源区和P+漏区之间可形成导电沟道，体区为轻掺杂的N型扩散区，用N-体区 表示，为减小体区引出接触孔时的欧姆接触电阻，通常都在N-体区之中制作重掺杂的N型 扩散区，用N+扩散区表示。
[0004] 理论上，M0S晶体管的源区和体区可以是不同的电位，也可以是同一电位（即共电 位），源区和体区共电位的M0S晶体管适用范围更广泛。在实践中，以N沟道M0S晶体管为 例，为了实现源区和体区共电位，必须将N+源区和P+扩散区短接；但是N+源区和P+扩散 区短接后，两者之间依然存在一定的电压差，并不能完全实现源区和体区共电位。
[0005] 图1是现有技术中将N+源区和P+扩散区短接的N沟道M0S晶体管的平面结构示 意图，图2是图1所示N沟道M0S晶体管的沿AB线的剖面结构示意图。如图1和图2所示， N沟道M0S晶体管包括：
[0006] P-体区 10 ;
[0007] 形成于P-体区内的N+源区20, N+漏区30和P+扩散区40,其中，N+源区20和 P+扩散区40平行排列；
[0008] 覆盖于p-体区，N+源区，N+漏区和P+扩散区之上的氧化物层50 ;
[0009] 形成于N+源区和N+漏区之间的氧化物层之上的栅60 ;
[0010] 覆盖于氧化物层和栅之上的绝缘层70 ;
[0011] 分别设置在N+源区，N+漏区和P+扩散区之上的贯穿绝缘层和氧化物层的接触孔 80 ；
[0012] 采用金属90将N+源区和P+扩散区的接触孔短接，金属将N+源区引出作为源极； 采用金属90将N+漏区引出作为漏极。
[0013] 上述N沟道M0S晶体管中N+源区和P+扩散区短接的方式，存在如下不足：
[0014] 一方面，由于N+源区和P+扩散区平行排列且分别设置接触孔，导致N+源区和P+ 扩散区的面积都比较大，占用的芯片面积较大，成本较高；
[0015] 另一方面，在M0S晶体管关闭且漏极接高电位源极接低电位时，金属之中必然存 在因 P-N结反偏形成的微弱的漏电流。由于漏电流的存在，这种采用金属将N+源区和P+ 扩散区短接的方法，不能实现N+源区和P+扩散区完全的等电位，即N+源区和P+扩散区之 间仍然存在电压差，导致N+源区和P-体区之间存在较大的电压差。如图2所示，漏电流经 位于N+源区下方的P-体区部分，P+扩散区和P+扩散区上方的金属流向源极。在漏电流 一定的情况下，位于N+源区下方的P-体区部分在沿导电沟道长度方向的长度越大，N+源 区和P-体区之间的电压差越大，即N+源区在沿导电沟道长度方向的长度越大，N+源区和 P-体区之间的电压差越大。
[0016] 衡量M0S晶体管的性能的两项重要参数，衬底偏置和雪崩耐能（EAS，Energy Avalanche Stree)，N+源区和P-体区之间的电压差越大时，所述两项参数的性能会越差 (即衬底偏置变大、雪崩耐能变小）。 实用新型内容
[0017] 本实用新型提供了一种金属-氧化物-半导体场效应晶体管，与现有技术相比，源 区和体区之间的电压差比较小，衬底偏置比较小，雪崩耐能比较大。
[0018] 为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
[0019] 一种金属-氧化物-半导体场效应晶体管，包括轻掺杂的体区和至少第一单元；
[0020] 所述第一单元包括：
[0021] 孔条状源区，其形成于体区内；所述孔条状源区是在条形源区上沿导电沟道宽度 方向开有多个间隔分布的孔的源区；
[0022] 条状漏区，其形成于体区内且分布于孔条状源区的两侧；
[0023] 第一扩散区，其形成于所述孔条状源区的每个孔内；所述相邻两个第一扩散区与 位于这两个第一扩散区之间的孔条状源区的部分短接且所有所述第一扩散区并联；
[0024] 氧化物层，其覆盖于体区，孔条状源区，第一扩散区和漏区之上；
[0025] 栅，其形成于孔条状源区和漏区之间的氧化物层上。
[0026] 优选的，所述孔条状源区的相邻孔之间的间隔相等。
[0027] 优选的，所述孔条状源区的每个孔是尺寸相同的长方形孔，所述孔条状源区的所 有孔的中心位于同一直线上且所述孔条状源区相对于所有孔的中心所在直线轴对称。
[0028] 优选的，所述第一单元还包括：
[0029] 绝缘层，其覆盖于氧化物层和栅之上；
[0030] 第一接触孔，每个相邻第一扩散区之间的间隔对应一个第一接触孔，每个第一接 触孔贯穿绝缘层和氧化物层且在导电沟道宽度方向跨在相邻两个第一扩散区及位于这两 个第一扩散区之间的孔条状源区部分之上；
[0031] 第一导电层，其填满每个所述第一接触孔且将所有第一接触孔并联。
[0032] 优选的，所述每个第一接触孔与其所跨的第一扩散区重叠一定的长度。
[0033] 优选的，在沿导电沟道长度方向，所述每个第一接触孔的长度小于第一扩散区的 长度。
[0034] 优选的，所述第一单元还包括：
[0035] 绝缘层，其覆盖于氧化物层和栅之上；
[0036] 第三接触孔，其形成在每个第一扩散区之上和位于相邻两个第一扩散区之间的孔 条状源区的部分之上；
[0037] 第三导电层，其填满每个所述第三接触孔且将所有第三接触孔并联。
[0038] 优选的，所述第一单元是多个，所述多个第一单元沿导电沟道宽度方向排列；所有 第一单元的源漏区组的孔条状源区连接在一起，所有第一单元的源漏区组的漏区连接在一 起，所有第一单元的栅连接在一起。
[0039] 优选的，所述轻掺杂的体区是轻掺杂的P型体区，所述孔条状源区和漏区是重掺 杂的N型扩散区，所述重掺杂的与体区导电类型相同的第一扩散区是重掺杂的P型第一扩 散区。
[0040] 优选的，所述轻掺杂的体区是轻掺杂的N型体区，所述孔条状源区和漏区是重掺 杂的P型扩散区，所述重掺杂的与体区导电类型相同的第一扩散区是重掺杂的N型第一扩 散区。
[0041] 本实用新型提供的金属-氧化物-半导体场效应晶体管，孔条状源区是在条形源 区上沿导电沟道宽度方向开有多个间隔分布的孔的源区，且第一扩散区形成于所述孔条状 源区的每个孔，所述相邻两个第一扩散区与位于这两个第一扩散区之间的孔条状源区的部 分短接。这样，孔条状N+源区位于其孔两侧的部分作为孔条状N+源区的两个第一条状区 域的上方不需要形成接触孔，因此孔条状N+源区的第一条状区域在沿导电沟道长度方向 的长度可以比较小，孔条状N+源区和P-体区之间的电压差比较小。源区和体区之间的电 压差越小，衬底偏置越小、雪崩耐能越大；同时，所需芯片面积减小了，降低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0042] 图1为现有技术的N沟道M0S晶体管的平面结构示意图；
[0043] 图2是图1所示N沟道M0S晶体管的沿AB线的剖面结构示意图；
[0044] 图3为本实用新型的一个实施例的N沟道M0S晶体管的平面结构示意图；
[0045] 图4为图3所示N沟道M0S晶体管的沿AB线的剖面结构示意图；
[0046] 图5为图3所示N沟道M0S晶体管的沿⑶线的剖面结构示意图；
[0047] 图6为图3所示N沟道M0S晶体管的沿EF线的剖面结构示意图；
[0048] 图7为图3所示N沟道M0S晶体管的沿GH线的剖面结构示意图。
[0049] 主要元件附图标记说明：
[0050] 现有技术中：
[0051] 10P-体区，20N+源区，30N+漏区，40P+扩散区，50氧化物层，60栅，70绝缘层，80 接触孔，90金属；
[0052] 本实用新型中：
[0053] 100P-体区，200孔条状N+源区，300N+漏区，400P+第一扩散区，500氧化物层，600 栅，700绝缘层，810第一接触孔，820第二接触孔，900金属。
【具体实施方式】
[0054] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0055] 本实用新型的第一个实施例的N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管，如图 3,图4,图5,图6和图7所示，包括轻掺杂的P型体区和多个第一单元，轻掺杂的P型体区， 用P-体区100表示：
[0056] 每个第一单元包括：
[0057] 孔条状源区，其形成于P-体区100内，是孔条状重掺杂的N型扩散区，用孔条状N+ 源区200表示；其中，孔条状N+源区是在条形源区上沿导电沟道宽度方向开有多个等间距 分布的孔的源区，每个孔是尺寸相同的长方形孔，孔条状N+源区所有孔的中心位于同一直 线上且孔条状N+源区相对于所有孔的中心所在直线轴对称；
[0058] 条状漏区，其形成于P-体区内，分布于孔条状N+源区的两侧，漏区是重掺杂的N 型扩散区，用N+漏区300表示；
[0059] 重掺杂的P型第一扩散区，用P+第一扩散区400表示，其形成于孔条状N+源区的 每个孔内；
[0060] 氧化物层500,其覆盖于P-体区，孔条状N+源区，P+第一扩散区和N+漏区之上；
[0061] 栅600,其形成于孔条状N+源区和漏区之间的氧化物层之上，作为栅极；。
[0062] 绝缘层700,其覆盖于氧化物层和栅之上；
[0063] 第一接触孔810,每个相邻P+第一扩散区之间的间隔对应一个第一接触孔，每个 第一接触孔贯穿绝缘层和氧化物层且在导电沟道宽度方向跨在相邻两个P+第一扩散区及 位于这两个P+第一扩散区之间的孔条状N+源区部分之上；具体地，每个第一接触孔与其所 跨的P+第一扩散区重叠一定的长度；在沿导电沟道长度方向，每个第一接触孔的长度小于 P+第一扩散区的长度；
[0064] 第一金属层，其填满每个第一接触孔且将所有第一接触孔并联，即金属900将N+ 源区引出作为源极且将P+第一扩散区和孔条状N+源区短接；
[0065] 多个第二接触孔820,每个第二接触孔贯穿绝缘层和氧化物层的且位于N+漏区 之上，多个第二接触孔在沿导电沟道宽度方向等间距分布；
[0066] 第二金属层，其填满一个N+漏区的之上的所有第二接触孔且将这些第二接触孔 并联，即金属900将N+漏区引出作为漏极。
[0067] 多个第一单元沿导电沟道宽度方向排列；所有第一单元的源极连接在一起，所有 第一单元的漏极连接在一起，所有第一单元的栅极连接在一起。
[0068] 本实施例的N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的孔条状N+源区是在条 形源区上沿导电沟道宽度方向开有多个等间距分布的孔的源区，且P+第一扩散区形成于 孔条状N+源区的孔内，孔条状N+源区和P+第一扩散区的短接通过第一接触孔实现，即孔 条状N+源区位于其孔两侧的部分作为孔条状N+源区的两个第一条状区域的上方不需要形 成接触孔。
[0069] 在M0S晶体管关闭且漏极接高电位源极接低电位时，如图4所示，漏电流经位于孔 条状N+源区200的第一条状区域下方的P-体区100部分，P+第一扩散区400和P+第一 扩散区上方的金属流向源极。因为孔条状N+源区的第一条状区域上方不需要设置接触孔， 所以孔条状N+源区的第一条状区域上在沿导电沟道长度方向的长度可以比较小，这样，孔 条状N+源区和P-体区之间的电压差比较小。衡量MOS晶体管的性能的两项重要参数，衬 底偏置和雪崩耐能（EAS，Energy Avalanche Stree)，在源区和体区之间的电压差越小时， 两项参数的性能会越好（即衬底偏置变小、雪崩耐能变大）。
[0070] 同时，P+第一扩散区形成于孔条状N+源区的每个孔且N+漏区位于孔条状N+源 区两侧，使得两个N+漏区可以共用一个孔条状N+源区，所需芯片面积减小了，降低了成本。
[0071] 作为一种可选的方式，孔条状N+源区和P+第一扩散区的短接还可以通过下述方 式实现：
[0072] 在每个第一单元内的每个P+第一扩散区之上和位于相邻两个P+第一扩散区之间 的孔条状N+源区的部分之上分别设置第三接触孔，通过金属将第三接触孔并联。
[0073] 本实用新型的第二个实施例的P沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管，其结 构与第一个实施例的N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管结构类似，即轻掺杂的体 区是轻掺杂的N型体区，孔条状源区和漏区是重掺杂的P型扩散区，重掺杂的与体区导电类 型相同的第一扩散区是重掺杂的N型第一扩散区。本实施例的P沟道金属-氧化物-半 导体场效应晶体管带来的效果和所解决的技术问题与第一个实施例的N沟道金属-氧化 物-半导体场效应晶体管类似，不予累述。
[0074] 显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离 本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利 要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1. 一种金属-氧化物-半导体场效应晶体管，其特征在于，包括轻掺杂的体区和至少一 个第一单元； 所述第一单元包括： 孔条状源区，其形成于体区内；所述孔条状源区是在条形源区上沿导电沟道宽度方向 开有多个间隔分布的孔的源区； 条状漏区，其形成于体区内且分布于孔条状源区的两侧； 第一扩散区，其形成于所述孔条状源区的每个孔内；所述相邻两个第一扩散区与位于 这两个第一扩散区之间的孔条状源区的部分短接； 氧化物层，其覆盖于体区，孔条状源区，第一扩散区和漏区之上； 栅，其形成于孔条状源区和漏区之间的氧化物层上。
2. 根据权利要求1所述的金属-氧化物-半导体场效应晶体管，其特征在于，所述孔条 状源区的相邻孔之间的间隔相等。
3. 根据权利要求2所述的金属-氧化物-半导体场效应晶体管，其特征在于，所述孔条 状源区的每个孔是尺寸相同的长方形孔，所述孔条状源区的所有孔的中心位于同一直线上 且所述孔条状源区相对于所有孔的中心所在直线轴对称。
4. 根据权利要求3所述的金属-氧化物-半导体场效应晶体管，其特征在于，所述第一 单元还包括： 绝缘层，其覆盖于氧化物层和栅之上； 第一接触孔，每个相邻第一扩散区之间的间隔对应一个第一接触孔，每个第一接触孔 贯穿绝缘层和氧化物层且在导电沟道宽度方向跨在相邻两个第一扩散区及位于这两个第 一扩散区之间的孔条状源区部分之上； 第一导电层，其填满每个所述第一接触孔且将所有第一接触孔并联。
5. 根据权利要求4所述的金属-氧化物-半导体场效应晶体管，其特征在于，所述每个 第一接触孔与其所跨的第一扩散区重叠一定的长度。
6. 根据权利要求5所述的金属-氧化物-半导体场效应晶体管，其特征在于，在沿导电 沟道长度方向，所述每个第一接触孔的长度小于第一扩散区的长度。
7. 根据权利要求3所述的金属-氧化物-半导体场效应晶体管，其特征在于，所述第一 单元还包括： 绝缘层，其覆盖于氧化物层和栅之上； 第三接触孔，其形成在每个第一扩散区之上和位于相邻两个第一扩散区之间的孔条状 源区的部分之上； 第三导电层，其填满每个所述第三接触孔且将所有第三接触孔并联。
8. 根据权利要求1-7任一项所述的金属-氧化物-半导体场效应晶体管，其特征在于， 所述第一单元是多个，所述多个第一单元沿导电沟道宽度方向排列；所有第一单元的源漏 区组的孔条状源区连接在一起，所有第一单元的源漏区组的漏区连接在一起，所有第一单 元的栅连接在一起。
9. 根据权利要求8所述的金属-氧化物-半导体场效应晶体管，其特征在于，所述轻掺 杂的体区是轻掺杂的P型体区，所述孔条状源区和漏区是重掺杂的N型扩散区，所述重掺杂 的与体区导电类型相同的第一扩散区是重掺杂的P型第一扩散区。
10.根据权利要求8所述的金属-氧化物-半导体场效应晶体管，其特征在于，所述轻 掺杂的体区是轻掺杂的N型体区，所述孔条状源区和漏区是重掺杂的P型扩散区，所述重掺 杂的与体区导电类型相同的第一扩散区是重掺杂的N型第一扩散区。
【文档编号】H01L29/36GK203910810SQ201420125819
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】潘光燃, 文燕, 石金成, 王焜, 高振杰 申请人:北大方正集团有限公司, 深圳方正微电子有限公司