[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310223571.7
• 申請(qǐng)日: 2013-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN103311284A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州晶湛半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/43
• 分類號(hào): H01L29/43;H01L29/49;H01L21/28
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半導(dǎo)體器件及其制作方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體器件中，為了提高器件的擊穿電壓，改善器件的可靠性，電場(chǎng)強(qiáng)度如何分布，如何避免局部電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)大，是半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)中必須要考慮的問(wèn)題之一。電場(chǎng)的分布可以通過(guò)很多辦法控制，比如說(shuō)對(duì)有源區(qū)進(jìn)行調(diào)制摻雜，添加場(chǎng)板減小電場(chǎng)的最大值，也可以通過(guò)控制電極的形狀對(duì)電場(chǎng)的分布進(jìn)行約束。

例如：氮化鎵基高電子遷移率晶體管，屬于一種平面溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極形狀的控制是非常重要的器件制造工藝之一。高電子遷移率晶體管的平面結(jié)構(gòu)會(huì)引起電場(chǎng)強(qiáng)度的非均勻分布，特別是在源極和漏極之間的電壓較高的情況下，在靠近漏極的柵極的邊緣會(huì)產(chǎn)生極高的電場(chǎng)強(qiáng)度。圖1示出了氮化鎵基高電子遷移率晶體管工作時(shí)源極和漏極之間的電場(chǎng)強(qiáng)度分布，在靠近漏極的柵極的邊緣電場(chǎng)強(qiáng)度很高，一旦該峰值電場(chǎng)超過(guò)氮化鎵材料的臨界電場(chǎng)，器件就會(huì)被擊穿。由于器件的耐受電壓是柵極和漏極間電場(chǎng)的積分，相對(duì)于均勻分布的電場(chǎng)，柵極邊緣的電場(chǎng)越高，器件承受的電壓就越小。此種現(xiàn)象會(huì)大大降低器件的工作性能，如導(dǎo)致器件的擊穿電壓降低和器件的可靠性下降等。

對(duì)于肖特基二極管來(lái)說(shuō)，在其電極邊緣的電場(chǎng)也存在一個(gè)局部的極大值，需要構(gòu)建一個(gè)場(chǎng)板或者在邊緣處形成耗盡層，改善電場(chǎng)的分布。

對(duì)于平面結(jié)構(gòu)的LDMOS，以及具有垂直結(jié)構(gòu)的MOSFET，如UMOS，電極邊緣也存在峰值電場(chǎng)，也需要控制電極的形狀或者添加邊緣處場(chǎng)板等方法來(lái)改善電場(chǎng)的分布。對(duì)于具有垂直結(jié)構(gòu)的UMOS或者VDMOS，邊緣處的電場(chǎng)也同樣需要加以控制。

為了改變電場(chǎng)強(qiáng)度的分布，改善器件的工作性能，電場(chǎng)的分布可以通過(guò)很多辦法控制，比如說(shuō)對(duì)有源區(qū)進(jìn)行調(diào)制摻雜，使用場(chǎng)板減小電場(chǎng)的最大值，也可以通過(guò)控制電極的形狀對(duì)電場(chǎng)的分布進(jìn)行約束。

場(chǎng)板是通過(guò)對(duì)平面器件有源區(qū)的垂直耗盡來(lái)擴(kuò)展平面器件的水平耗盡區(qū)，從而引起平面器件電場(chǎng)強(qiáng)度分布的改變。場(chǎng)板的位置可以在源極、柵極或漏極處，在器件中可以采用單個(gè)或多個(gè)場(chǎng)板，以改變電場(chǎng)強(qiáng)度的分布，降低靠近漏極的柵極邊緣處的最大電場(chǎng)強(qiáng)度。

T型柵極（T-gate）通過(guò)把柵極形狀制作成T型，利用T型柵極本身的形狀特征來(lái)改變柵極處的電場(chǎng)分布。

在制作場(chǎng)板和T型柵極的工藝過(guò)程中，介質(zhì)層是必不可少的，最常用的介質(zhì)層是氮化硅。受到制作工藝的限制，復(fù)雜形狀的場(chǎng)板在工藝上實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難，要么制作工藝比較復(fù)雜，要么就根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。受到制作工藝的限制，柵極的形狀也一直比較單一，多種形狀的柵極同樣制作起來(lái)比較困難，要么制作工藝比較復(fù)雜，要么也是根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此，迫切需要開發(fā)新的制作工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀的場(chǎng)板和多種形狀的柵極。

因此，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，有必要提供一種半導(dǎo)體器件及其制作方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種新的半導(dǎo)體器件及其制作方法，采用了一種新的制作工藝使多種形狀的電極的實(shí)現(xiàn)成為了可能。

本發(fā)明揭示了一種電極形狀控制層，該電極形狀控制層中含有鋁元素，該層中鋁元素的含量是可以調(diào)節(jié)的，電極形狀控制層被刻蝕時(shí)，橫向和縱向的刻蝕速度是隨著鋁元素的含量而變化的，這樣可以控制刻蝕截面的形狀，設(shè)計(jì)制作出不同形狀的刻蝕截面，沉積電極后就制作出了相應(yīng)形狀的電極，從而達(dá)到了控制電極形狀的目的。

調(diào)節(jié)電極形狀控制層中鋁元素的含量由下至上逐漸減少，例如：當(dāng)下降趨勢(shì)呈線性下降時(shí)，凹槽的側(cè)面為斜坡，刻蝕截面的形狀為梯形，沉積電極后，電極截面也為梯形，分散了電場(chǎng)峰值的分布；當(dāng)下降趨勢(shì)呈減速下降時(shí)，凹槽的側(cè)面為向兩側(cè)凹陷的弧形坡，刻蝕截面的形狀為U形，沉積電極后，電極截面也為U形，電極邊緣的電場(chǎng)分布就發(fā)生了相應(yīng)的變化，平緩了電場(chǎng)分布；當(dāng)下降趨勢(shì)呈加速下降時(shí)，凹槽的側(cè)面為向中間凸出的弧形坡，沉積電極后，電極截面也凹槽界面相同，電極邊緣的電場(chǎng)分布就發(fā)生了相應(yīng)的變化，平緩了電場(chǎng)分布。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：

一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括：

半導(dǎo)體器件有源區(qū)；

位于所述半導(dǎo)體器件有源區(qū)上的電極形狀控制層，所述電極形狀控制層中含有鋁元素，所述全部或部分電極形狀控制層中鋁元素的含量從半導(dǎo)體器件有源區(qū)由下至上逐漸減少，所述電極形狀控制層上設(shè)有電極區(qū)，所述電極區(qū)設(shè)有向半導(dǎo)體器件有源區(qū)延伸并縱向貫穿所述電極形狀控制層的凹槽，所述凹槽的側(cè)面全部或部分為斜坡、或向兩側(cè)凹陷的弧形坡、或向中間凸出的弧形坡；