场效应晶体管的制备方法和场效应晶体管技术

本发明专利技术提供了一种场效应晶体管的制备方法和场效应晶体管，其中，制备方法包括：在衬底上依次形成栅氧化层、多晶硅层和第一氧化层；依次对第一氧化层和多晶硅层进行图形化刻蚀至栅氧化层为止；在注入窗口对应的衬底依次形成体区和源区；在形成源区的衬底上依次形成氮化硅层和第二氧化层；采用干法刻蚀工艺对第二氧化层进行反刻处理至暴露出氮化硅层为止；对暴露出的氮化硅层进行湿法刻蚀处理，以形成包括氮化硅层和第二氧化层的侧墙结构；以第一氧化层和侧墙结构为掩蔽，依次对源区和体区进行刻蚀，以形成金属接触孔；采用金属溅射工艺在形成金属接触孔的衬底上形成金属电极。通过本发明专利技术技术方案，降低了栅源漏电，提升了器件可靠性。

【技术实现步骤摘要】
场效应晶体管的制备方法和场效应晶体管
本专利技术涉及半导体芯片
，具体而言，涉及一种场效应晶体管的制备方法和一种场效应晶体管。
技术介绍
在相关技术中，VDMOS(VerticalDouble-diffusionMetal-Oxide-Semiconductor，垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管)的基本结构如图1所示，N型场效应管包括：衬底102、栅氧化层104、多晶硅层106(即栅极)、第一氧化层108、P-体区110、N+源区112(即源极)、第二氧化层114以及金属层116。在制作过程中，通过二氧化硅反刻形成侧墙，也即多晶硅层106被栅氧化层104、第一氧化层108和第二氧化层114封闭地包覆，从而隔离源极和栅极(如图1所示的N+源区)。但是，由于第二氧化层114经过蚀刻后形成的侧墙比较薄，同时由于采用干法刻蚀工艺会对该侧墙造成离子损伤，从而造成侧墙结构的隔离效果差，进而导致栅极与源极之间的漏电流过大，最终降低场效应晶体管的可靠性。因此，如何设计一种新的场效应晶体管的制备方案以降低栅极与源极之间的漏电流成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种新的场效应晶体管的制备方案，通过在二氧化硅侧墙的基础上生成一层未经过干法刻蚀的氮化硅层，增加了侧墙的厚度和绝缘性，进而提升了侧墙的隔离效果，降低了栅极和源极之间的漏电流，提升了器件可靠性。有鉴于此，本专利技术提出了一种场效应晶体管的制备方法，包括：在衬底上依次形成栅氧化层、多晶硅层和第一氧化层；依次对第一氧化层和多晶硅层进行图形化刻蚀至栅氧化层为止，以形成注入窗口；在注入窗口对应的衬底依次形成体区和源区；在形成源区的衬底上依次形成氮化硅层和第二氧化层；采用干法刻蚀工艺对第二氧化层进行反刻处理至暴露出氮化硅层为止；对暴露出的氮化硅层进行湿法刻蚀处理，以形成包括氮化硅层和第二氧化层的侧墙结构；以第一氧化层和侧墙结构为掩蔽，依次对源区和体区进行刻蚀，以形成金属接触孔；采用金属溅射工艺在形成金属接触孔的衬底上形成金属电极，以完成场效应晶体管的制备。在该技术方案中，通过在二氧化硅侧墙外侧生成一层未经过干法刻蚀的氮化硅层，增加了侧墙的厚度和绝缘性，进而提升了侧墙的隔离效果，降低了栅极和源极之间的漏电流，提升了器件可靠性。在上述技术方案中，优选地，在衬底上依次形成栅氧化层、多晶硅层和第一氧化层，具体包括以下步骤：采用温度范围为900℃至1000℃的热氧化工艺在衬底上形成栅氧化层。在该技术方案中，通过温度范围为900℃至1000℃的热氧化工艺在衬底上形成栅氧化层，一方面，降低了衬底的热应力，另一方面，提升了栅氧化层的致密性，提升了器件可靠性。在上述技术方案中，优选地，在衬底上依次形成栅氧化层、多晶硅层和第一氧化层，具体还包括以下步骤：采用温度范围为500℃至700℃的化学气相淀积工艺形成多晶硅层。在该技术方案中，通过采用温度范围为500℃至700℃的化学气相淀积工艺形成多晶硅层，形成了可靠高且低应力的多晶硅层，以作为场效应晶体管的栅极，进一步地提升了器件的可靠性。在上述任一项技术方案中，优选地，在衬底上依次形成栅氧化层、多晶硅层和第一氧化层，具体还包括以下步骤：采用温度范围为900℃至1100℃的热氧化工艺形成第一氧化层。在该技术方案中，通过采用温度范围为900℃至1100℃的热氧化工艺形成第一氧化层，形成了致密的第一氧化层，进而提高了刻蚀硅栅过程的可靠性。具体地，由于第一氧化层和多晶硅层的刻蚀比大，一般为1:500以上，也即，即使刻蚀硅栅时第一氧化层上的光刻胶被刻蚀光，也不会对第一氧化层减薄，工艺可靠性高且稳定。在上述任一项技术方案中，优选地，在注入窗口对应的衬底依次形成体区和源区，具体包括以下步骤：P型掺杂的离子的注入剂量范围为1.0E13/cm2至1.0E15/cm2，注入能量范围80keV至120keV，在注入窗口中形成P型体区。在该技术方案中，通过在注入窗口形成体区和源区，形成了场效应晶体管的功能层，工艺简单且生产成本低，利于大规模推广生产。在上述任一项技术方案中，优选地，在注入窗口对应的衬底依次形成体区和源区，具体还包括以下步骤：以温度范围为900℃至1200℃，时间范围为60分钟至180分钟的退火工艺对P型体区进行驱入处理。在该技术方案中，通过对P型体区进行驱入处理，激活了P型体区的化学键，从而实现了场效应晶体管的电学特性，保证了器件可靠地工作。在上述任一项技术方案中，优选地，在注入窗口对应的衬底依次形成体区和源区，具体还包括以下步骤：N型掺杂的离子的注入剂量范围为1.0E15/cm2至1.0E16/cm2，注入能量范围100keV至150keV，在注入窗口中形成N型源区。在该技术方案中，通过设定N型掺杂的离子的注入剂量范围为1.0E15/cm2至1.0E16/cm2，注入能量范围100keV至150keV，在注入窗口中形成N型源区，形成了场效应晶体管的功能层，工艺简单且生产成本低，利于大规模推广生产。在上述任一项技术方案中，优选地，在形成源区的衬底上依次形成氮化硅层和第二氧化层，具体包括以下步骤：采用温度范围为600℃至1000℃的化学气相淀积工艺形成氮化硅层。在该技术方案中，通过形成氮化硅层，加厚了侧墙结构，从而增强了栅极和源区(即源极)之间的电学隔离，工艺改进成本低且兼容性高，利于场效应晶体管的批量生产和推广。在上述任一项技术方案中，优选地，对暴露出的氮化硅层进行湿法刻蚀处理，以形成包括氮化硅层和第二氧化层的侧墙结构，具体包括以下步骤：采用加热至100℃至200℃的磷酸溶液对暴露出的氮化硅层进行湿法刻蚀处理，以形成侧墙结构。在该技术方案中，通过采用加热至100℃至200℃的磷酸溶液对暴露出的氮化硅层进行湿法刻蚀处理，以形成侧墙结构，降低了氮化硅层造成的应力影响，进而提升了器件可靠性，降低了器件的栅漏电流。另外，上述氧化层的刻蚀可以采用HF化合物，刻蚀多晶硅可以采用SF6、CH3F和CHCl3等化合物。根据本专利技术的第二方面，还提出了一种场效应晶体管，采用如上述任一项技术方案所述的场效应晶体管的制备方法制备而成，因此，该场效应晶体管具有和上述技术方案中任一项所述的场效应晶体管的制备方法相同的技术效果，在此不再赘述。值得特别强调的是，通过上述制备方法制备获得N型场效应晶体管，将N型掺杂的离子掺杂步骤和P型掺杂的离子掺杂步骤对调，可以获得P型场效应晶体管，同样地，P型场效应晶体管的侧墙结构同样包括氧化硅层和未经刻蚀的氮化硅层，具有极高的可靠性和极低的栅源漏电流。通过以上技术方案，通过在二氧化硅侧墙外侧生成一层未经过干法刻蚀的氮化硅层，增加了侧墙的厚度和绝缘性，进而提升了侧墙的隔离效果，降低了栅极和源极之间的漏电流，提升了器件可靠性。附图说明图1示出了相关技术中场效应晶体管的结构的示意图；图2示出了根据本专利技术的实施例的场效应晶体管的制备方法的示意流程图；图3至图14示出了根据本专利技术的实施例的场效应晶体管的制备过程的剖面示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括：在衬底上依次形成栅氧化层、多晶硅层和第一氧化层；依次对所述第一氧化层和所述多晶硅层进行图形化刻蚀至所述栅氧化层为止，以形成注入窗口；在所述注入窗口对应的衬底依次形成体区和源区；在形成所述源区的衬底上依次形成氮化硅层和第二氧化层；采用干法刻蚀工艺对所述第二氧化层进行反刻处理至暴露出所述氮化硅层为止；对暴露出的氮化硅层进行湿法刻蚀处理，以形成包括氮化硅层和第二氧化层的侧墙结构；以所述第一氧化层和所述侧墙结构为掩蔽，依次对所述源区和所述体区进行刻蚀，以形成金属接触孔；采用金属溅射工艺在形成所述金属接触孔的衬底上形成金属电极，以完成所述场效应晶体管的制备。

【技术特征摘要】
1.一种场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括：在衬底上依次形成栅氧化层、多晶硅层和第一氧化层；依次对所述第一氧化层和所述多晶硅层进行图形化刻蚀至所述栅氧化层为止，以形成注入窗口；在所述注入窗口对应的衬底依次形成体区和源区；在形成所述源区的衬底上依次形成氮化硅层和第二氧化层；采用干法刻蚀工艺对所述第二氧化层进行反刻处理至暴露出所述氮化硅层为止；对暴露出的氮化硅层进行湿法刻蚀处理，以形成包括氮化硅层和第二氧化层的侧墙结构；以所述第一氧化层和所述侧墙结构为掩蔽，依次对所述源区和所述体区进行刻蚀，以形成金属接触孔；采用金属溅射工艺在形成所述金属接触孔的衬底上形成金属电极，以完成所述场效应晶体管的制备。2.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，在衬底上依次形成栅氧化层、多晶硅层和第一氧化层，具体包括以下步骤：采用温度范围为900℃至1000℃的热氧化工艺在所述衬底上形成所述栅氧化层。3.根据权利要求2所述的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，在衬底上依次形成栅氧化层、多晶硅层和第一氧化层，具体还包括以下步骤：采用温度范围为500℃至700℃的化学气相淀积工艺形成所述多晶硅层。4.根据权利要求3所述的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，在衬底上依次形成栅氧化层、多晶硅层和第一氧化层，具体还包括以下步骤：采用温度范围为900℃至1100℃的热氧化工艺形成所述第一氧化层。5.根据权利要求4所述的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马万里，赵圣哲，
申请(专利权)人：北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11