金屬-氧化物-半導(dǎo)體mos器件和其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種金屬-氧化物-半導(dǎo)體MOS器件和其制造方法，器件包括：襯底，所述襯底上設(shè)置有呈柱體的源極和漏極；所述襯底上，所述源極和所述漏極的外部圍設(shè)有截面呈環(huán)形的柱體，且所述截面呈環(huán)形的柱體與所述源極和所述漏極不接觸；所述截面呈環(huán)形的柱體的導(dǎo)電類型與所述源極和所述漏極的導(dǎo)電性能相反；所述襯底表面，所述源極和所述漏極的中間區(qū)域設(shè)置有第一絕緣介質(zhì)層；所述第一絕緣介質(zhì)層表面上設(shè)置有柵極導(dǎo)電層。本發(fā)明實(shí)施例有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中MOS器件的Guard band隔離效果差的技術(shù)問題。
【專利說明】金屬-氧化物-半導(dǎo)體MOS器件和其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制備領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬-氧化物-半導(dǎo)體MOS器件和其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場效晶體管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor, MOSFET)是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管(field-effect transistor)。MOSFET 依照其“通道”的極性不同，可分為 n-type 與 p-type的 MOSFET，簡稱 NMOS 和 PMOS。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，為保證NMOS與PMOS各自獨(dú)立工作，在器件制備時(shí)，通常采用保護(hù)帶(Guard band)隔離，即在器件的源、漏區(qū)外圍形成一個(gè)矩形環(huán)，大小剛好將源、漏區(qū)包圍。由于Guard band采用與源、漏區(qū)導(dǎo)電類型相反的雜質(zhì)摻雜，結(jié)構(gòu)上與源、漏區(qū)形成PN結(jié)，因此Guard band隔離也稱PN結(jié)隔離。
[0004]然而，在低壓鋁柵MOS工藝制備過程中，P+雜質(zhì)的濃度和N+雜質(zhì)的濃度都很高，由此形成的Guard band隔離為結(jié)構(gòu)是P+N+的齊納二極管。這種結(jié)構(gòu)由于摻雜濃度高，PN結(jié)很窄，小的反向電壓，就可以在空間電荷區(qū)產(chǎn)生強(qiáng)的電場，致使空間電荷區(qū)內(nèi)產(chǎn)生大量的載流子，而形成電流，使Guard band隔離效果變差。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明提供一種金屬-氧化物-半導(dǎo)體MOS器件和其制造方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)在制造MOS器件時(shí)，Guard band隔離效果差的技術(shù)問題。
[0006]一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種金屬-氧化物-半導(dǎo)體MOS器件，包括:
[0007]襯底，所述襯底上設(shè)置有呈柱體的源極和漏極；
[0008]所述襯底上，所述源極和所述漏極的外部圍設(shè)有截面呈環(huán)形的柱體，且所述截面呈環(huán)形的柱體與所述源極和所述漏極不接觸；
[0009]所述截面呈環(huán)形的柱體的導(dǎo)電類型與所述源極和所述漏極的導(dǎo)電性能相反；
[0010]所述襯底表面，所述源極和所述漏極的中間區(qū)域設(shè)置有第一絕緣介質(zhì)層；
[0011 ] 所述第一絕緣介質(zhì)層表面上設(shè)置有柵極導(dǎo)電層。
[0012]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種金屬-氧化物-半導(dǎo)體MOS器件的制造方法，包括:
[0013]在襯底表面形成第一絕緣介質(zhì)層；
[0014]在所述第一絕緣介質(zhì)層上形成柵極導(dǎo)電層；
[0015]對所述第一絕緣介質(zhì)層和所述柵極導(dǎo)電層進(jìn)行刻蝕，以在所述襯底表面固定區(qū)域內(nèi)保留所述第一絕緣介質(zhì)層和所述柵極導(dǎo)電層；
[0016]在襯底表面，所述柵極導(dǎo)電層兩側(cè)對應(yīng)區(qū)域進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散形成呈柱體的源極和漏極；
[0017]在所述襯底上圍設(shè)所述源極和所述漏極的外部進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散形成與所述源極和所述漏極不接觸且截面呈環(huán)形的柱體，所述截面呈環(huán)形的柱體的導(dǎo)電類型與所述源極和所述漏極的導(dǎo)電性能相反。
[0018]本發(fā)明提供的金屬-氧化物-半導(dǎo)體M0S器件和其制造方法，通過在襯底上圍設(shè)源極和漏極的外部進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散形成與源極和漏極不接觸且截面呈環(huán)形的柱體，該截面呈環(huán)形的柱體的導(dǎo)電類型與源極和漏極的導(dǎo)電性能相反，該結(jié)構(gòu)的Guard band，可提高對器件的隔離效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明提供的金屬-氧化物-半導(dǎo)體M0S器件一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明提供的一種金屬-氧化物-半導(dǎo)體M0S器件制造方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明提供了一種金屬-氧化物-半導(dǎo)體M0S器件的結(jié)構(gòu)，該M0S器件結(jié)構(gòu)具體包括:襯底、源極、漏極、柱體、第一絕緣介質(zhì)層和柵極導(dǎo)電層。
[0022]該M0S器件結(jié)構(gòu)如下。
[0023]在襯底上設(shè)置有呈柱體的源極和漏極；該呈柱體的源極和漏極的柱體一端靠近或齊平于襯底表面，柱體另一端延伸至襯底內(nèi)部；該柱體的橫截面可以為矩形，圓形等形狀；
[0024]襯底上，在上述源極和漏極所在區(qū)域的外部圍設(shè)有一個(gè)截面呈環(huán)形的柱體，該柱體的一端環(huán)形截面靠近或齊平于襯底表面，柱體另一端環(huán)形截面延伸至襯底內(nèi)部，且該截面呈環(huán)形的柱體與上述源極和漏極不接觸，即該截面呈環(huán)形的柱體的內(nèi)環(huán)側(cè)面與其內(nèi)包含的源極和漏極中對應(yīng)的側(cè)面存在一定距離；該柱體的環(huán)形截面可以是矩形、圓形等形狀的環(huán)形截面；
[0025]該截面呈環(huán)形的柱體的導(dǎo)電類型與源極和漏極的導(dǎo)電性能相反；即，當(dāng)源極和漏極的導(dǎo)電類型為N型(電子導(dǎo)電)，則該截面呈環(huán)形的柱體的導(dǎo)電類型為P型(空穴導(dǎo)電);或者，當(dāng)源極和漏極的導(dǎo)電類型為P型(空穴導(dǎo)電)，則該截面呈環(huán)形的柱體的導(dǎo)電類型為N型(電子導(dǎo)電)；
[0026]在襯底表面，上述源極和漏極之間的中間區(qū)域(如源極和漏極的相鄰的邊緣區(qū)域在襯底表面圍成的中間區(qū)域)設(shè)置有第一絕緣介質(zhì)層；該第一絕緣介質(zhì)層可以為二氧化硅、氣化娃等；
[0027]在第一絕緣介質(zhì)層表面上設(shè)置有柵極導(dǎo)電層，該柵極導(dǎo)電層可以是多晶硅，各種金屬；該柵極導(dǎo)電層和上述第一絕緣介質(zhì)層一起共同構(gòu)成了該M0S器件的柵極結(jié)構(gòu)。
[0028]可選的，在結(jié)合以上描述的本發(fā)明中的M0S器件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，圖1則詳細(xì)給出了本發(fā)明中金屬-氧化物-半導(dǎo)體M0S器件的一個(gè)具體的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該M0S器件結(jié)構(gòu)具體包括:襯底101、源極102、漏極103、柱體104、第一絕緣介質(zhì)層105和柵極導(dǎo)電層106。
[0029]圖1所示的M0S器件在上述基礎(chǔ)M0S結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，具體結(jié)構(gòu)可如下。
[0030]在襯底101上設(shè)置有呈柱體的源極102和漏極103 ;該呈柱體的源極102和漏極103的柱體一端靠近或齊平于襯底101表面,另一端延伸至襯底101內(nèi)部；該源極102和漏極103的截面柱體其柱體橫截面具體可以呈長方形。
[0031]襯底101上，在上述源極102和漏極103所在區(qū)域的外部圍設(shè)有一個(gè)截面呈環(huán)形的柱體104，該柱體104的一端環(huán)形截面靠近或齊平于襯底101表面，柱體104另一端環(huán)形截面延伸至襯底101內(nèi)部，且該截面呈環(huán)形的柱體104與上述源極102和漏極103不接觸，即該截面呈環(huán)形的柱體104的內(nèi)環(huán)側(cè)面與其內(nèi)包含的源極102和漏極103中對應(yīng)的側(cè)面存在一定距離；該柱體104的環(huán)形截面具體為長方形的環(huán)形截面；且該截面呈環(huán)形的柱體104的內(nèi)環(huán)側(cè)面與上述源極102和漏極103中對應(yīng)的側(cè)面平行。
[0032]該截面呈環(huán)形的柱體104的導(dǎo)電類型與源極102和漏極103的導(dǎo)電性能相反(可參見上述對基礎(chǔ)MOS器件結(jié)構(gòu)的描述)；
[0033]圖1所示實(shí)施例中，若該MOS器件為PMOS器件，則該截面呈環(huán)形的柱體104中，截面的內(nèi)環(huán)與外環(huán)的間距可以為1.5微米；
[0034]源極102和漏極103的截面均可為長為2.5微米，寬為2.0微米的矩形，且源極102和漏極103的截面的相對應(yīng)的側(cè)面平行且相距3.0微米；截面呈環(huán)形的柱體104的內(nèi)環(huán)側(cè)面與源極102和漏極103中對應(yīng)的側(cè)面之間的距離為0.6微米。
[0035]若該MOS器件為NMOS器件，則該截面呈環(huán)形的柱體104中，截面的內(nèi)環(huán)與外環(huán)的間距可以為1.3微米；
[0036]源極102和漏極103的截面均可為長為2.3微米，寬為1.8微米的矩形，且源極102和漏極103的截面的相對應(yīng)的側(cè)面平行且相距3.2微米；截面呈環(huán)形的柱體104的內(nèi)環(huán)側(cè)面與源極102和漏極103中對應(yīng)的側(cè)面之間的距離為0.6微米。
[0037]在襯底101表面，上述源極102和漏極103的中間區(qū)域(如源極102和漏極103的相鄰的邊緣區(qū)域在襯底101表面圍成的中間區(qū)域)設(shè)置有第一絕緣介質(zhì)層105 ;該第一絕緣介質(zhì)層105可以是二氧化硅、氮化硅等。
[0038]在第一絕緣介質(zhì)層105表面上設(shè)置有柵極導(dǎo)電層106，該柵極導(dǎo)電層106可以是多晶娃、各種金屬；該柵極導(dǎo)電層106和上述第一絕緣介質(zhì)層105—起共同構(gòu)成了該MOS器件的柵極結(jié)構(gòu)。
[0039]本發(fā)明提供的金屬-氧化物-半導(dǎo)體MOS器件，在源極和漏極的外部圍設(shè)有與該源極和漏極不接觸的截面呈環(huán)形的柱體，且該截面呈環(huán)形的柱體的導(dǎo)電類型與源極和漏極的導(dǎo)電性能相反，該結(jié)構(gòu)的Guard band,可提高對器件的隔離效果。
[0040]圖2為本發(fā)明提供的一種金屬-氧化物-半導(dǎo)體MOS器件的制造方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖。該方法可以制造上述包含圖1在內(nèi)的MOS器件。如圖2所示，該方法具體包括:
[0041]S201，在襯底表面形成第一絕緣介質(zhì)層；
[0042]該襯底可以為具有輕摻雜的半導(dǎo)體材料，如硅、氮化鎵、砷化鎵等。在該具有輕摻雜的半導(dǎo)體襯底表面生成第一絕緣介質(zhì)層，該第一絕緣介質(zhì)層可以為二氧化硅、氮化硅等。
[0043]S202，在第一絕緣介質(zhì)層上形成柵極導(dǎo)電層；該柵極導(dǎo)電層可以為多晶硅、各種金屬。
[0044]S203，對上述第一絕緣介質(zhì)層和柵極導(dǎo)電層進(jìn)行刻蝕，以在襯底表面固定區(qū)域(該固定區(qū)域表面可以是矩形，圓形等形狀)內(nèi)保留第一絕緣介質(zhì)層和柵極導(dǎo)電層；被保留的第一絕緣介質(zhì)層和柵極導(dǎo)電層構(gòu)成了該MOS器件的柵極結(jié)構(gòu)。
[0045]S204,在襯底表面，柵極導(dǎo)電層兩側(cè)對應(yīng)區(qū)域進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散形成呈柱體的源極和漏極；
[0046]在襯底表面，且靠近柵極導(dǎo)電層兩側(cè)對應(yīng)的位置注入與襯底導(dǎo)電類型相同的雜質(zhì)(該摻雜通常為重?fù)诫s，雜質(zhì)濃度較高)以形成兩個(gè)呈柱體的源極和漏極(一個(gè)柱體為源極，一個(gè)柱體為漏極)。這兩個(gè)柱體的截面形狀可以但不限于為長方形。
[0047]S205，在襯底上圍設(shè)源極和漏極的外部進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散形成與源極和漏極不接觸且截面呈環(huán)形的柱體，該截面呈環(huán)形的柱體的導(dǎo)電類型與源極和漏極的導(dǎo)電性能相反；
[0048]在襯底上，圍設(shè)源極和漏極在內(nèi)的整體區(qū)域的外部區(qū)域進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散形成一個(gè)與源極和漏極不接觸且截面呈環(huán)形的柱體，該截面呈環(huán)形的柱體的導(dǎo)電類型與源極和漏極的導(dǎo)電性能相反，摻雜濃度水平相當(dāng)(重?fù)诫s)?？蛇x的，該截面呈環(huán)形的柱體的截面可以為但不限于長方形的環(huán)形截面，該截面呈環(huán)形的柱體的內(nèi)環(huán)側(cè)面與源極和漏極中對應(yīng)的側(cè)面可以是但不限于平行關(guān)系。
[0049]可選的，在具體制造M0S器件時(shí)，還可以根據(jù)M0S類型，設(shè)置其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸，和大小，具體可參見如圖1所示實(shí)施例中，對PM0S器件或NM0S器件的結(jié)構(gòu)描述，在此不做贅述。
[0050]本發(fā)明提供的金屬-氧化物-半導(dǎo)體M0S器件的制造方法，在源極和漏極的外部圍設(shè)有與該源極和漏極不接觸的截面呈環(huán)形的柱體，且該截面呈環(huán)形的柱體的導(dǎo)電類型與源極和漏極的導(dǎo)電性能相反，該結(jié)構(gòu)的Guard band，可提高對器件的隔離效果。
[0051]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實(shí)現(xiàn)上述各方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述各方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0052]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬-氧化物-半導(dǎo)體MOS器件，其特征在于，包括: 襯底，所述襯底上設(shè)置有呈柱體的源極和漏極； 所述襯底上，所述源極和所述漏極的外部圍設(shè)有截面呈環(huán)形的柱體，且所述截面呈環(huán)形的柱體與所述源極和所述漏極不接觸； 所述截面呈環(huán)形的柱體的導(dǎo)電類型與所述源極和所述漏極的導(dǎo)電性能相反； 所述襯底表面，所述源極和所述漏極的中間區(qū)域設(shè)置有第一絕緣介質(zhì)層； 所述第一絕緣介質(zhì)層表面上設(shè)置有柵極導(dǎo)電層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOS器件，其特征在于，所述源極和漏極的截面呈長方形，所述截面呈環(huán)形的柱體的截面為長方形，所述截面呈環(huán)形的柱體的內(nèi)環(huán)側(cè)面與所述源極和所述漏極中對應(yīng)的側(cè)面平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MOS器件，其特征在于，若所述MOS器件為PMOS器件，則所述截面呈環(huán)形的柱體中，截面的內(nèi)環(huán)與外環(huán)的間距為1.5微米； 所述源極和所述漏極的截面均為長為2.5微米，寬為2.0微米的矩形，且所述源極和所述漏極的截面的相對應(yīng)的側(cè)面平行且相距3.0微米，所述截面呈環(huán)形的柱體的內(nèi)環(huán)側(cè)面與所述源極和所述漏極中對應(yīng)的側(cè)面之間的距離為0.6微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，若所述MOS器件為NMOS器件，則所述截面呈環(huán)形的柱體中，截面的內(nèi)環(huán)與外環(huán)的間距為1.3微米； 所述源極和所述漏極的截面均為長為2.3微米，寬為1.8微米的矩形，且所述源極和所述漏極的截面的相對應(yīng)的側(cè)面平行且相距3.2微米，所述截面呈環(huán)形的柱體的內(nèi)環(huán)側(cè)面與所述源極和所述漏極中對應(yīng)的側(cè)面之間的距離為0.6微米。
5.一種金屬-氧化物-半導(dǎo)體MOS器件的制造方法，其特征在于，包括: 在襯底表面形成第一絕緣介質(zhì)層； 在所述第一絕緣介質(zhì)層上形成柵極導(dǎo)電層； 對所述第一絕緣介質(zhì)層和所述柵極導(dǎo)電層進(jìn)行刻蝕，以在所述襯底表面固定區(qū)域內(nèi)保留所述第一絕緣介質(zhì)層和所述柵極導(dǎo)電層； 在襯底表面，所述柵極導(dǎo)電層兩側(cè)對應(yīng)區(qū)域進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散形成呈柱體的源極和漏極；在所述襯底上圍設(shè)所述源極和所述漏極的外部進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散形成與所述源極和所述漏極不接觸且截面呈環(huán)形的柱體，所述截面呈環(huán)形的柱體的導(dǎo)電類型與所述源極和所述漏極的導(dǎo)電性能相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述源極和漏極的截面呈長方形，所述截面呈環(huán)形的柱體的截面為長方形，所述截面呈環(huán)形的柱體的內(nèi)環(huán)側(cè)面與所述源極和所述漏極中對應(yīng)的側(cè)面平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，若所述MOS器件為PMOS器件，則所述截面呈環(huán)形的柱體中，截面的內(nèi)環(huán)與外環(huán)的間距為1.5微米； 所述源極和所述漏極的截面均為長為2.5微米，寬為2.0微米的矩形，且所述源極和所述漏極的截面的相對應(yīng)的側(cè)面平行且相距3.0微米，所述截面呈環(huán)形的柱體的內(nèi)環(huán)側(cè)面與所述源極和所述漏極中對應(yīng)的側(cè)面之間的距離為0.6微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，若所述MOS器件為NMOS器件，則所述截面呈環(huán)形的柱體中，截面的內(nèi)環(huán)與外環(huán)的間距為1.3微米； 所述源極和所述漏極的截面均為長為2.3微米，寬為1.8微米的矩形，且所述源極和所述漏極的截面的相對應(yīng)的側(cè)面平行且相距3.2微米，所述截面呈環(huán)形的柱體的內(nèi)環(huán)側(cè)面與所述源極和所述漏極中對應(yīng)的側(cè)面之間的距離為0.6微米。
【文檔編號】H01L29/08GK104347703SQ201310311598
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】宋秀海 申請人:北大方正集團(tuán)有限公司, 深圳方正微電子有限公司