[發明專利]具有階梯氧化物的金屬氧化物半導體場效應晶體管

有效

• 申請號: 201310261068.0
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN104051498B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 陳柏羽;黃婉華;吳國銘
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

相關申請的交叉參考

本申請是要求Po-Yu Chen等人于2013年3月14日提交的標題為“MOS with Step Oxide”的臨時專利申請第61/781,775號的優先權的非臨時申請，并且其內容結合于此作為參考。

技術領域

本發明總的來說涉及集成電路領域，更具體地，涉及具有階梯氧化物的金屬氧化物半導體場效應晶體管。

背景技術

在集成電路(IC)中，超高壓(UHV)金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)器件由于其相對于其他功率半導體器件(諸如絕緣柵雙極型晶體管或晶閘管)的高效率而主要用于開關應用。由于在UHV MOSFET兩端施加的電壓增大，所以使用厚度增加的柵極氧化物以維持柵極和溝道之間的升高電場。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了一種功率器件，包括設置在襯底上方并通過組合隔離層與襯底隔離的柵極材料，組合隔離層包括：具有第一厚度的第一隔離層，設置在柵極的漏極側下方；具有第二厚度的第二隔離層，設置在第一隔離層上方；具有第三厚度的第三隔離層，設置在柵極的源極側下方；其中，組合隔離層還包括位于柵極下方且位于第一隔離層和第二隔離層與第三隔離層的鄰接區域之間的階梯狀輪廓，階梯狀輪廓的階梯尺寸約等于第一厚度和第二厚度的總和減去第三厚度。

優選地，該功率器件還包括具有第四厚度的第四隔離層，第四隔離層設置在柵極上方、柵極和漏極之間的第二隔離層上方以及柵極和源極之間的第三隔離層上方。

優選地，第二隔離層和第四隔離層包含二氧化硅(SiO₂)、氮氧化硅(SiON)、氮化硅(SiN)或它們的組合。

優選地，第二隔離層和第四隔離層包含氧化鉿(HfO₂)、氧化鉿硅(HfSiO)、氮氧化鉿硅(HfSiON)、氧化鉿鉭(HfTaO)、氧化鉿鈦(HfTiO)、氧化鉿鋯(HfZrO)、氧化鉿鋁(HfAlO)或它們的組合。

優選地，該功率器件還包括：漏極側間隔件，設置在柵極和漏極之間的第四隔離層上方并以約等于第一厚度、第二厚度和第四厚度的總和的距離與漏極垂直分離；以及源極側間隔件，設置在柵極和源極之間的第四隔離層上方并以約等于第三厚度和第四厚度的總和的距離與源極垂直分離。

優選地，漏極自對準于漏極側間隔件。

優選地，該功率器件還包括橫向漏極延伸金屬氧化物半導體場效應晶體管(LDMOS)功率器件。

優選地，組合隔離層位于N阱的表面上，N阱被注入包括p型襯底的襯底內，漏極位于N阱內，并且源極位于p+主體區內。

優選地，第一隔離層和第三隔離層包含二氧化硅(SiO₂)。

根據本發明的另一方面，提供了一種功率器件，包括：柵極材料，設置在襯底上方并通過組合隔離層與襯底隔離，組合隔離層包括：具有第一厚度、設置在柵極下方的第一隔離層和具有第二厚度、設置在柵極材料和第一隔離層上方的第二隔離層；源極側間隔件和漏極側間隔件，位于柵極材料的兩側且位于組合隔離層上方；以及漏極的雙擴散注入區，包括自對準于漏極側間隔件的第一離子化注入區。

優選地，該功率器件還包括源極，源極包括自對準于源極側間隔件的第二離子化注入區。

優選地，該功率器件還包括雙擴散漏極金屬氧化物半導體場效應晶體管(DDDMOS)。

根據本發明的又一方面，提供了一種形成功率器的方法，包括：在襯底上方設置具有第一厚度的第一隔離層；在第一隔離層上方設置具有第二厚度的第二隔離層；去除位于襯底的源極區和主體區上方的第一隔離層和第二隔離層；在襯底的源極區和主體區上方設置具有第三厚度的第三隔離層；以及在第二隔離層和第三隔離層上方形成柵極。

優選地，該方法還包括：在柵極上方、柵極和漏極之間的第二隔離層上方、以及柵極和源極之間的第三隔離層上方設置具有第四厚度的第四隔離層；在柵極和漏極之間的第四隔離層上方設置漏極側間隔件；以及在柵極和源極之間的第四隔離層上方設置源極側間隔件。

優選地，該方法還包括：對柵極的漏極側上的第一隔離層、第二隔離層和第四隔離層執行各向異性蝕刻，其中將漏極側間隔件用作硬掩模以防止蝕刻柵極；同時對柵極的源極側上的第三隔離層和第四隔離層執行各向異性蝕刻，其中將源極側間隔件用作硬掩模以防止蝕刻柵極；以及注入源極區和主體區以形成源極，并且注入位于柵極的漏極側上的漏極區以形成漏極，其中，漏極自對準于漏極側間隔件。

優選地，各向異性蝕刻還包括含氟蝕刻氣體的濕蝕刻。