金属氧化物半导体晶体管及其制作方法与流程

本发明涉及半导体制造工艺技术领域，特别地，涉及一种金属氧化物半导体晶体管及其制作方法。

背景技术：

金属氧化物半导体(MOS)晶体管是半导体制造中的基本器件，其广泛适用于各种集成电路中。然而，现有金属氧化物半导体(MOS)晶体管的制作方法当前面对的最主要问题之一是，随着器件特征尺寸的缩小(栅极宽度)，沟道的长度越来越短，同样的阱区浓度下，越短的沟道长度，源极和漏极即越容易发生穿通，造成较大的漏电，从而影响器件的可靠性。

技术实现要素：

本发明的其中一个目的在于为解决上述至少一个技术问题而提供一种金属氧化物半导体晶体管及其制作方法。

一种金属氧化物半导体晶体管，其包括P型阱区、形成于所述P型阱区表面的源区与漏区、形成于所述源区与漏区上及所述P型阱区上的第一栅极氧化层、形成于所述第一栅极氧化层上的第一栅极多晶硅、形成于所述第一栅极氧化层上的第二栅极多晶硅、间隔设置于所述第一栅极多晶硅与第二栅极多晶硅之间的第二栅极氧化层、连接所述第一栅极多晶硅的第一栅极及连接所述第二栅极多晶硅的第二栅极。

在一种实施方式中，所述第一栅极多晶硅包括至少两个条形部，所述第二栅极多晶硅也包括至少两个条形部，所述第二栅极氧化层也包括条形部，所述第一栅极多晶硅的条形部与所述第二栅极多晶硅的条形部交错重复设置，且相邻的所述第一栅极多晶硅的条形部与所述第二栅极多晶硅的条形部通过所述第二栅极氧化层的条形部间隔。

在一种实施方式中，所述第一栅极包括第一主体部连接于所述第一主体部上的至少两个第一连接部，所述至少两个第一连接部分别与所述第一栅极多晶硅的至少两个条形部连接；所述第二栅极包括第二主体部连接于所述第二主体部上的至少两个第二连接部，所述至少两个第二连接部分别与所述第二栅极多晶硅的至少两个条形部连接。

在一种实施方式中，所述第一栅极及所述第二栅极分别位于所述金属氧化物半导体晶体管的两端，所述第一栅极到所述第二栅极的方向与所述第一栅极多晶硅的条形部、第二栅极多晶硅的条形部及所述第二栅极氧化部的条形部的延伸方向均相同。

在一种实施方式中，所述金属氧化物半导体晶体管还包括P型区域，所述P型区域位于所述第一栅极氧化层下方的P型阱区表面，所述P型区域与所述第一栅极多晶硅形状一致且对应设置。

一种金属氧化物半导体晶体管的制作方法，其包括以下步骤：

提供N型衬底，在所述N型衬底表面形成P型阱区；

在所述P型阱区上依次形成第一氧化层及第一栅极多晶硅层；

对所述第一栅极多晶硅层进行P型离子注入；

对所述第一氧化层及第一栅极多晶硅层进行光刻及刻蚀从而形成第一栅极氧化层及位于所述第一栅极氧化层上方的第一栅极多晶硅；

进行高温扩散，使得所述第一栅极多晶硅中的P型离子向所述P型阱区扩散从而在所述第一栅极氧化层下方形成P型区域；

在所述第一栅极氧化层及所述第一栅极多晶硅上方形成第二氧化层；

在所述第二氧化层上形成第二栅极多晶硅层，对所述第二栅极多晶硅层进行光刻及刻蚀，以及对所述第二氧化层进行刻蚀形成第二栅极氧化层，其中，所述第一栅极多晶硅与第二栅极多晶硅之间的由所述第二栅极氧化层间隔；

在所述P型阱区表面形成源区及漏区；

形成源极金属、漏极金属、第一栅极及第二栅极，所述源极金属对应连接所述源区，所述漏极金属连接所述漏区，所述第一栅极连接所述第一栅极多晶硅，所述第二栅极连接所述第二栅极多晶硅。

在一种实施方式中，所述第一氧化层的厚度在100埃-200埃的范围内，所述第一栅极多晶硅层的厚度在2000埃-3000埃的范围内，所述第二氧化层的厚度在300埃-400埃的范围内。

在一种实施方式中，对所述第一栅极多晶硅层进行P型离子注入的步骤中，所述注入剂量大于所述P型阱区的注入剂量。

在一种实施方式中，所述高温扩散的步骤中，扩散温度在1100摄氏度至1150摄氏度的范围内，所述P型区域的浓度大于所述P型阱区。

在一种实施方式中，所述第一栅极多晶硅包括至少两个条形部，所述第二栅极多晶硅也包括至少两个条形部，所述第二栅极氧化层也包括条形部，所述第一栅极多晶硅的条形部与所述第二栅极多晶硅的条形部交错重复设置，且相邻的所述第一栅极多晶硅的条形部与所述第二栅极多晶硅的条形部通过所述第二栅极氧化层的条形部间隔。

本发明提供一种双栅金属氧化物半导体晶体管，通过引入双栅极，大大提高栅极对沟道的控制能力，即使器件的特征尺寸变化，不会由于栅极对沟道的控制能力减弱所导致的源漏间漏电问题。当两个栅极所加电压高于各自的阈值电压时，器件开启，否则，无论两个栅极任意一个的电压如何波动，器件均处于关断状态，源漏间不会有任何漏电，大大提高了器件的性能及可靠性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一较佳实施方式的金属氧化物半导体晶体管的部分平面结构示意图。

图2是图1所示金属氧化物半导体晶体管沿线A-A的剖面示意图。

图3-图9是图2所示金属氧化物半导体晶体管的制作方法的部分步骤的结构示意图。

【具体实施方式】

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2，图1是本发明第一实施方式的金属氧化物半导体晶体管的部分平面结构示意图，图2是图1所示金属氧化物半导体晶体管沿线A-A的剖面示意图。所述金属氧化物半导体晶体管包括P型阱区、形成于所述P型阱区表面的源区与漏区、形成于所述源区与漏区上及所述P型阱区上的第一栅极氧化层、形成于所述第一栅极氧化层上的第一栅极多晶硅、形成于所述第一栅极氧化层上的第二栅极多晶硅、间隔设置于所述第一栅极多晶硅与第二栅极多晶硅之间的第二栅极氧化层、连接所述第一栅极多晶硅的第一栅极、连接所述第二栅极多晶硅的第二栅极、及P型区域。所述P型区域位于所述第一栅极氧化层下方的P型阱区表面，所述P型区域与所述第一栅极多晶硅形状一致且对应设置。

具体地，所述第一栅极多晶硅包括至少两个条形部，所述第二栅极多晶硅也包括至少两个条形部，所述第二栅极氧化层也包括条形部，所述第一栅极多晶硅的条形部与所述第二栅极多晶硅的条形部交错重复设置，且相邻的所述第一栅极多晶硅的条形部与所述第二栅极多晶硅的条形部通过所述第二栅极氧化层的条形部间隔。

所述第一栅极包括第一主体部连接于所述第一主体部上的至少两个第一连接部，所述至少两个第一连接部分别与所述第一栅极多晶硅的至少两个条形部连接；所述第二栅极包括第二主体部连接于所述第二主体部上的至少两个第二连接部，所述至少两个第二连接部分别与所述第二栅极多晶硅的至少两个条形部连接。

所述第一栅极及所述第二栅极分别位于所述金属氧化物半导体晶体管的两端，所述第一栅极到所述第二栅极的方向与所述第一栅极多晶硅的条形部、第二栅极多晶硅的条形部及所述第二栅极氧化部的条形部的延伸方向均相同。

请参阅图3-图9，图3-图9是图2所示金属氧化物半导体晶体管的制作方法的部分步骤的结构示意图。所述金属氧化物半导体晶体管的制作方法包括以下步骤。

步骤S1，请参阅图3，提供N型衬底，在所述N型衬底表面形成P型阱区。所述P型阱区的P型离子的注入能量在每平方厘米1的13次方至每平方里面8的13次方的范围内(1E13-8E13)。

步骤S2，请参阅图4，在所述P型阱区上依次形成第一氧化层及第一栅极多晶硅层。进一步地，所述第一氧化层的厚度在100埃-200埃的范围内，所述第一栅极多晶硅层的厚度在2000埃-3000埃的范围内。

步骤S3，请参阅图5，对所述第一栅极多晶硅层进行P型离子注入。所述步骤S3中，P型离子的注入剂量大于步骤S1中的所述P型阱区的注入剂量。具体地，所述步骤S3中的P型离子的注入剂量可以大致等于步骤S1中的所述P型阱区的注入剂量的1.5倍。具体地，若所述P型阱区的P型离子的注入剂量为每平方厘米3的13次方(3E13)，所述步骤S3中的P型离子的注入剂量可以为每平方厘米4.5的13次方(4.5E13)。

步骤S4，请参阅图6，对所述第一氧化层及第一栅极多晶硅层进行光刻及刻蚀从而形成第一栅极氧化层及位于所述第一栅极氧化层上方的第一栅极多晶硅。

步骤S5，请参阅图7，进行高温扩散，使得所述第一栅极多晶硅中的P型离子向所述P型阱区扩散从而在所述第一栅极氧化层下方形成P型区域。所述步骤S5中，扩散温度在1100摄氏度至1150摄氏度的范围内，所述P型区域的浓度大于所述P型阱区。

步骤S6，请参阅图8，在所述第一栅极氧化层及所述第一栅极多晶硅上方形成第二氧化层。所述第二氧化层的厚度在300埃-400埃的范围内。

步骤S7，请参阅图9，在所述第二氧化层上形成第二栅极多晶硅层，对所述第二栅极多晶硅层进行光刻及刻蚀，以及对所述第二氧化层进行刻蚀形成第二栅极氧化层，其中，所述第一栅极多晶硅与第二栅极多晶硅之间的由所述第二栅极氧化层间隔。

步骤S8，请参阅图1及2，在所述P型阱区表面形成源区及漏区以及形成源极金属、漏极金属、第一栅极及第二栅极，所述源极金属对应连接所述源区，所述漏极金属连接所述漏区，所述第一栅极连接所述第一栅极多晶硅，所述第二栅极连接所述第二栅极多晶硅。

本发明提供一种双栅金属氧化物半导体晶体管，通过引入双栅极，大大提高栅极对沟道的控制能力，即使器件的特征尺寸变化，不会由于栅极对沟道的控制能力减弱所导致的源漏间漏电问题。当两个栅极所加电压高于各自的阈值电压时，器件开启，否则，无论两个栅极任意一个的电压如何波动，器件均处于关断状态，源漏间不会有任何漏电，大大提高了器件的性能及可靠性。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。