场效应晶体管、半导体结构及其形成方法技术

一种场效应晶体管、半导体结构及其形成方法，场效应晶体管含有半导体材料层，此半导体材料层包括源极侧掺杂阱、源极区及漏极区。浅沟槽隔离结构嵌入在此半导体材料层中且在此源极区与此漏极区之间延伸。栅极介电层覆盖在此半导体材料层上。栅电极的水平延伸部分覆盖在此栅极介电层上，且此栅电极的至少一个向下突出部分自此水平延伸部分的底表面向下延伸至此浅沟槽隔离结构的上部区。栅电极与此浅沟槽隔离结构的底表面垂直间隔开，改变半导体通道中的电场以减少热载流子注入。道中的电场以减少热载流子注入。道中的电场以减少热载流子注入。

【技术实现步骤摘要】
场效应晶体管、半导体结构及其形成方法


[0001]本揭示的实施方式是关于场效应晶体管、半导体结构及其形成方法。

技术介绍

[0002]高电压场效应晶体管用作提供高切换功率的功率元件。高电压场效应晶体管的崩溃可能经由栅极介电层的漏极侧上的热载流子引起的损坏而发生。因此，可能需要减少对栅极介电层的热载流子引起的损坏，以为高电压场效应晶体管提供高可靠性及长使用寿命。

技术实现思路

[0003]本揭示的一实施方式提供一种场效应晶体管，包括半导体材料层、浅沟槽隔离结构、栅极介电层以及栅电极。半导体材料层包括具有第一导电类型的掺杂的源极侧掺杂阱、具有与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂且嵌入源极侧掺杂阱中的源极区，以及具有第二导电类型的掺杂且与源极区横向间隔开的漏极区。浅沟槽隔离结构嵌入半导体材料层中，且包含位于源极区与漏极区之间的一部分。栅极介电层覆盖在半导体材料层上。栅电极包含覆盖在栅极介电层上的水平延伸部分以及自水平延伸部分的底表面向下延伸至浅沟槽隔离结构的上部区中且与浅沟槽隔离结构的底表面垂直间隔开的至少一向下突出部分。
[0004]本揭示的一实施方式提供一种半导体结构，包括埋入式掺杂半导体层、多个半导体材料部分、浅沟槽隔离结构、栅极介电层以及栅电极。埋入式掺杂半导体层具有第一导电类型的一掺杂。多个半导体材料部分覆盖在埋入式掺杂半导体层上，且包含具有第一导电类型的掺杂的源极侧掺杂阱、具有与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂的源极区、具有第二导电类型的掺杂且接触源极侧掺杂阱的侧壁的中间掺杂阱、以及由中间掺杂阱与源极侧掺杂阱横向间隔开且具有第二导电类型的掺杂的漏极区。浅沟槽隔离结构嵌入多个半导体材料部分的上部区且覆盖在中间掺杂阱的侧壁及凹陷水平表面上。栅极介电层覆盖在源极区及源极侧掺杂阱上。栅电极包含覆盖在栅极介电层上的水平延伸部分以及自水平延伸部分的底表面向下延伸至浅沟槽隔离结构的上部区中且与中间掺杂阱的凹陷水平表面垂直间隔开的至少一向下突出部分。
[0005]本揭示的一实施方式提供一种半导体结构的形成方法，包括在半导体材料层的上部形成浅沟槽隔离结构；在半导体材料层中形成多个掺杂半导体部分，其中多个掺杂半导体部分包含具有第一导电类型的掺杂的源极侧掺杂阱、具有与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂且嵌入源极侧掺杂阱中的源极区、以及具有第二导电类型的掺杂且由浅沟槽隔离结构与源极区横向间隔开的漏极区；在多个掺杂半导体部分上方形成栅极介电层；在位于源极侧掺杂阱与漏极区之间的浅沟槽隔离结构的一部分中形成至少一线沟槽；以及通过在至少一线沟槽中及栅极介电层上方沉积至少一导电材料来形成栅电极，其中栅电极包含覆盖在栅极介电层上的水平延伸部分及形成于至少一线沟槽内的至少一向下突出部分。
附图说明
[0006]当结合随附附图阅读时，自以下详细描述可最好地理解本揭示实施例的态样。应注意，根据工业中的标准实践，各种特征并未按比例绘制。事实上，为了讨论的清晰起见，可任意增加或减少各种特征的尺寸。
[0007]图1为根据本揭示的一实施例，形成浅沟槽之后的例示性结构的垂直横截面图；
[0008]图2为根据本揭示的一实施例，形成浅沟槽隔离结构之后的例示性结构的垂直横截面图；
[0009]图3为根据本揭示的一实施例，形成深沟槽之后的例示性结构的垂直横截面图；
[0010]图4为根据本揭示的一实施例，形成深沟槽隔离结构及基板接触通孔结构之后的例示性结构的垂直横截面图；
[0011]图5为根据本揭示的一实施例，形成各种掺杂阱之后的例示性结构的垂直横截面图；
[0012]图6A为根据本揭示的一实施例，形成漏极区、源极区及主体接触区之后的例示性结构的垂直横截面图；
[0013]图6B为图6A的区域B的放大图；
[0014]图6C为图6B所示例示性结构的部分的俯视图；
[0015]图7A为根据本揭示的一实施例，形成穿过浅沟槽隔离结构的上部的栅极介电层及至少一个线沟槽之后的例示性结构的垂直横截面图；
[0016]图7B为图7A的区域B的放大图；
[0017]图7C为图7B所示例示性结构的部分的俯视图；
[0018]图8A为根据本揭示的一实施例，形成栅电极层之后的例示性结构的垂直横截面图；
[0019]图8B为图8A的区域B的放大图；
[0020]图8C为沿图8B的水平面C
‑
C
’
的例示性结构的水平横截面图；
[0021]图9A为根据本揭示的一实施例，形成栅电极之后的例示性结构的垂直横截面图；
[0022]图9B为图9A的区域B的放大图；
[0023]图9C为沿图9B的水平面C
‑
C
’
的例示性结构的水平横截面图；
[0024]图10A为根据本揭示的一实施例，形成平坦化介电层、接触通孔结构、线级介电层及金属线之后的例示性结构的垂直横截面图；
[0025]图10B为图10A的区域B的放大图；
[0026]图11A为例示性结构的垂直横截面图，其示出不使用栅电极中的向下突出部分的比较例示性场效应晶体管中的热载流子区；
[0027]图11B为例示性结构的垂直横截面图，其示出根据本揭示的一实施例的例示性场效应晶体管中的热载流子区；
[0028]图12为示出可用于形成本揭示实施例的高电压场效应晶体管的处理步骤的一般顺序的流程图。
[0029]【符号说明】
[0030]2:基板半导体层
[0031]4:埋入式绝缘层
[0032]6:半导体材料层
[0033]7:埋入式掺杂半导体层
[0034]8:绝缘体上半导体基板
[0035]9:第一硬遮罩层
[0036]11:浅沟槽
[0037]12:浅沟槽隔离结构
[0038]12A:第一浅沟槽隔离部分
[0039]12B:第二浅沟槽隔离部分
[0040]12C:第三浅沟槽隔离部分
[0041]13:深沟槽
[0042]14:深沟槽隔离结构
[0043]16:基板接触通孔结构
[0044]19:第二硬遮罩层
[0045]22:中间掺杂阱
[0046]23:源极侧掺杂阱
[0047]24:漏极侧掺杂阱
[0048]32:源极区
[0049]33:主体接触区
[0050]38:漏极区
[0051]47:光阻剂层
[0052]48:第二线沟槽
[0053]49:第一线沟槽
[0054]50:栅极介电层
[0055]54:栅电极
[0056]54H:水平延伸部分
[0057]54L:栅电极层
[0058]54P1:第一向下突出部分
[0059]54P2:第二向下突出部分
[0060]70:平坦化介电层
[0061]72:源极接触通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场效应晶体管，其特征在于，包含：一半导体材料层，包括具有一第一导电类型的一掺杂的一源极侧掺杂阱、具有与该第一导电类型相反的一第二导电类型的一掺杂且嵌入该源极侧掺杂阱中的一源极区，以及具有该第二导电类型的一掺杂且与该源极区横向间隔开的一漏极区；一浅沟槽隔离结构，嵌入该半导体材料层中，且包含位于该源极区与该漏极区之间的一部分；一栅极介电层，覆盖在该半导体材料层上；以及一栅电极，包含覆盖在该栅极介电层上的一水平延伸部分以及自该水平延伸部分的一底表面向下延伸至该浅沟槽隔离结构的一上部区中且与该浅沟槽隔离结构的一底表面垂直间隔开的至少一向下突出部分。2.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，进一步包含位于该源极侧掺杂阱与该漏极区之间且具有该第二导电类型的一掺杂的一中间掺杂阱，其中该至少一向下突出部分覆盖在接触该中间掺杂阱的该浅沟槽隔离结构的一底表面的一第一区段上。3.根据权利要求2所述的场效应晶体管，其特征在于，进一步包含一漏极侧掺杂阱，该漏极侧掺杂阱具有该第二导电类型的一掺杂、接触该漏极区的一底表面，以及接触该中间掺杂阱的一侧壁及该浅沟槽隔离结构的该底表面的一第二区段。4.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，进一步包含：一埋入式掺杂半导体层，具有该第一导电类型的一掺杂，且接触该源极侧掺杂阱的一底表面；一埋入式绝缘层，位于该埋入式掺杂半导体层下方；一主体接触区，接触该源极侧掺杂阱的一顶部且具有该第一导电类型的一掺杂且包括一原子浓度高于该源极侧掺杂阱的该第一导电类型的一掺杂剂。5.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，其中：该源极区与该漏极区沿一第一水平方向横向间隔开；该栅电极的该至少一向下突出部分中的每一者位于沿垂直于该第一水平方向的一第二水平方向横向延伸穿过该浅沟槽隔离结构的一各自线沟槽内；以及该栅电极的该至少一向下突出部分中的每一者具有沿该第一水平方向的一各自均匀宽度，该各自均匀宽度在沿该第二水平方向平移时不变。6.一种半导体结构，其特征在于，包含：一埋入式掺杂半导体层，具有一第一导电类型的一掺杂；多个半导体材料部分，覆盖在该埋入式掺杂半导体层上，且包含具有该第一导电类型的一掺杂的一源极侧掺杂阱、具有与该第一导电类型相反的一第二导电类型的一掺杂的一源极区、具有该第二导电类型的一掺杂且接触该源极侧掺杂阱的一侧壁的一中间掺杂阱、以及由该中间掺杂阱与该源极侧掺杂阱横向间隔开且具有该第二导电类型的一掺杂的一漏极区；一浅沟槽隔离结构，嵌...

【专利技术属性】
技术研发人员：林新富，叶宗浩，黄享弘，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：