本發(fā)明的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

高電子遷移率晶體管，也稱(chēng)為異質(zhì)結(jié)構(gòu)FET(HFET)或調(diào)制摻雜FET(MODFET)，結(jié)合了具有不同帶隙的兩種材料之間的結(jié)(即，異質(zhì)結(jié))作為溝道，而不是如大多數(shù)金屬氧化物半導(dǎo)體鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)中的摻雜區(qū)域。

HEMT晶體管能在高達(dá)毫米波頻的高頻下運(yùn)行，并且用在高頻產(chǎn)品中。HEMT通常使用采用III-V化合物半導(dǎo)體的材料組合。諸如砷化鎵、砷化鋁鎵、氮化鎵或氮化鋁鎵的化合物半導(dǎo)體可以用作HEMT的溝道中的結(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：半導(dǎo)體襯底；供給層，位于所述半導(dǎo)體襯底上方，所述供給層包括頂面；柵極結(jié)構(gòu)、漏極和源極，位于所述供給層上方；鈍化層，位于所述柵極結(jié)構(gòu)和所述供給層上方；柵電極，位于所述柵極結(jié)構(gòu)上方；場(chǎng)板，設(shè)置在所述柵電極和所述漏極之間的所述鈍化層上，所述場(chǎng)板包括底邊；以及其中，所述柵電極具有接近于所述場(chǎng)板的第一邊緣，所述場(chǎng)板包括面向所述第一邊緣的第二邊緣，所述第一邊緣和所述第二邊緣之間的水平距離在從0.05微米至0.5微米的范圍內(nèi)。

本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上方形成供給層；在所述供給層上方形成柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)和所述供給層上方形成鈍化層；在所述鈍化層中形成開(kāi)口；通過(guò)在所述鈍化層上方和所述開(kāi)口內(nèi)沉積導(dǎo)電層形成源極和漏極；通過(guò)圖案化所述導(dǎo)電層形成接近于所述柵極結(jié)構(gòu)的場(chǎng)板并且在所述源極和所述漏極上方形成接觸件；以及形成覆蓋在所述場(chǎng)板上方的蓋層。

本發(fā)明的又一實(shí)施例提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：接收半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上方形成供給層；在所述供給層上方形成柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)和所述供給層上方形成鈍化層，并且所述鈍化層的頂面位于所述供給層之上預(yù)定高度處；在所述鈍化層中形成開(kāi)口；通過(guò)在所述鈍化層上方和所述開(kāi)口內(nèi)沉積導(dǎo)電層以及去除所述導(dǎo)電層的部分，形成源極和漏極；在所述鈍化層上形成場(chǎng)板，所述場(chǎng)板位于所述供給層之上小于所述預(yù)定高度的高度處；以及形成覆蓋在所述場(chǎng)板上方并且部分地位于所述柵極結(jié)構(gòu)上方的氧化物層。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各個(gè)方面。應(yīng)該指出，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的示出半導(dǎo)體器件的場(chǎng)強(qiáng)的圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的示出針對(duì)半導(dǎo)體器件施加的漏極至源極電壓的柵極至漏極電容的圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的示出半導(dǎo)體器件的品質(zhì)因數(shù)的圖。

圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的操作流程。

圖8至圖17是根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的操作期間的碎片截面圖。

圖18是根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的操作流程。

圖19A至圖25是根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的操作期間的碎片截面圖。

具體實(shí)施方式

以下公開(kāi)內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)施例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字符。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，以描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(或另一些)原件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而本文使用的空間相對(duì)描述符可以同樣地作出相應(yīng)的解釋。

硅襯底上的氮化鎵HEMT用作用于電壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)用的功率開(kāi)關(guān)晶體管。與硅功率晶體管相比，由于寬帶隙的性質(zhì)，氮化鎵HEMT部件具有低通態(tài)電阻以及低開(kāi)關(guān)損耗。

增強(qiáng)型氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率晶體管(E-HEMT)用在功率電路應(yīng)用中。E-H EMT包括場(chǎng)板設(shè)計(jì)以調(diào)制溝道中的電場(chǎng)。

位于溝道區(qū)域和漂移區(qū)域之間的結(jié)中的高電壓導(dǎo)致低擊穿電壓?？梢酝ㄟ^(guò)結(jié)合漂移區(qū)域中非常低的摻雜減小結(jié)中的電場(chǎng)。由于這增加電阻，因此使用了諸如減小電場(chǎng)的峰值的其它解決方案。該解決方案也稱(chēng)為減小的表面場(chǎng)(RESURF)技術(shù)。RESURF技術(shù)可以使用場(chǎng)板結(jié)構(gòu)以降低柵極至漏極(Cgd)之間的電容并且增加功率效率。RESURF技術(shù)可以影響功率器件的品質(zhì)因數(shù)(FOM)。場(chǎng)板調(diào)制了柵極和漏極之間的電場(chǎng)，從而使得減小了耗盡輪廓并且增加了器件的速度。

促使場(chǎng)板更靠近柵極和溝道減小了鄰近柵極的電場(chǎng)并且降低了Cgd。在一些實(shí)施例中，如圖1所示，場(chǎng)板20設(shè)置在蓋層14下方，而不是蓋層14上方，從而使得場(chǎng)板20設(shè)置為更靠近溝道。該溝道可以位于溝道層4中。蓋層14通過(guò)完全地覆蓋在場(chǎng)板20上方保護(hù)了場(chǎng)板20。

圖1示出了用于高壓應(yīng)用的半導(dǎo)體器件100。該半導(dǎo)體器件100可以是高電子遷移率晶體管(HEMT)，該半導(dǎo)體器件100包括半導(dǎo)體襯底1、溝道層4、供給層5、柵極結(jié)構(gòu)15、柵極保護(hù)層10、鈍化層11、柵電極17、源極18、源極接觸件181、漏極19、漏極接觸件191、場(chǎng)板20以及蓋層14。

供給層5包括頂面S5。柵極結(jié)構(gòu)15位于供給層5的頂面S5上。漏極19和源極18位于供給層5上方。在一些實(shí)施例中，漏極19或源極18部分地掩埋在供給層5中。柵極保護(hù)層10位于柵極結(jié)構(gòu)15和供給層5上方。鈍化層11也遵循柵極保護(hù)層10的輪廓位于柵極結(jié)構(gòu)15和供給層5上方。漏極19或源極18穿透鈍化層11和柵極保護(hù)層10以到達(dá)供給層5。源極接觸件181位于源極18上方。漏極接觸件191位于漏極19上方。源極接觸件181或漏極接觸件191的底面B3與場(chǎng)板20的底邊B2基本共面。柵電極17位于柵極結(jié)構(gòu)15上方。

在一些實(shí)施例中，場(chǎng)板20設(shè)置在鈍化層11上，并且位于柵極結(jié)構(gòu)15和漏極19之間。柵電極17包括接近于場(chǎng)板20的第一邊緣S1。場(chǎng)板20包括第二邊緣S2和底邊B2。第二邊緣S2面向第一邊緣S1。底邊B2面向供給層5。第一邊緣S1和第二邊緣S2之間的水平距離L1在從約0.05至約0.5微米的范圍內(nèi)。場(chǎng)板20鄰近柵電極17的第一邊緣S1以減小鄰近柵電極17的第一邊緣S1的電場(chǎng)。然而，該水平距離L1設(shè)計(jì)為在從約0.05至約0.5微米的范圍內(nèi)，從而使得在限定源極接觸件181和漏極接觸件191的蝕刻操作之后，在第一邊緣S1和第二邊緣S2之間剩余顯示為鈍化層11的部分111的足夠的厚度。在一些實(shí)施例中，蝕刻操作可以用于去除鈍化層11的頂部以過(guò)蝕刻源極接觸件181和漏極接觸件191。鈍化層11的部分111防止了場(chǎng)板20和柵電極17之間的電短路。

位于底邊B2和頂面S5之間的垂直距離H1為約100埃。場(chǎng)板20鄰近供給層5的頂面S5以減小場(chǎng)板20下方的電場(chǎng)。場(chǎng)板20包括從第二邊緣S2至與第二邊緣S2相對(duì)的遠(yuǎn)邊緣S20的長(zhǎng)度L20。促使場(chǎng)板20更靠近頂面S5減小了場(chǎng)板20下方的更多電場(chǎng)。垂直距離H1設(shè)計(jì)為約100埃以防止鈍化層11的過(guò)蝕刻而暴露下面的保護(hù)層10或供給層5。然而，在一些實(shí)施例中，由于上述過(guò)蝕刻可以防止，當(dāng)施加更厚的垂直距離H1時(shí)，垂直距離H1可以厚于約100埃。保護(hù)層10包括在從約5至500埃范圍內(nèi)的厚度。垂直距離H1至少大于保護(hù)層10的厚度。在一些實(shí)施例中，由于諸如各向異性蝕刻的蝕刻操作傾向于去除比鈍化層11的垂直部分更多的水平部分，因此垂直距離H1小于水平距離L1。垂直部分是直接圍繞柵電極17的部分111。水平部分是平行于頂面S5的部分。

蓋層14位于場(chǎng)板20、源極接觸件181、漏極接觸件191或柵極結(jié)構(gòu)15上方。柵電極17包括位于場(chǎng)板20上方的水平部分172。水平部分172部分地覆蓋在蓋層14上方。水平部分172包括延伸在場(chǎng)板20上方的遠(yuǎn)邊緣S4。在一些實(shí)施例中，水平部分172與場(chǎng)板20重疊的長(zhǎng)度L3在從約0.05至約0.5微米的范圍內(nèi)，從而使得水平部分172完全地覆蓋在鈍化層11的部分111上方以保護(hù)絕緣區(qū)域免受諸如蝕刻的隨后的制造操作的損壞。

半導(dǎo)體器件100包括位于半導(dǎo)體襯底1上方的許多層。一些層是外延層。該層包括氮化鋁層的可選成核層、氮化鋁鎵的可選緩沖層以及諸如溝道層4的塊狀氮化鎵層。溝道層4可以位于緩沖層上方或直接位于半導(dǎo)體襯底1上。

諸如供給層5的有源層位于溝道層4的頂面上。界面S8限定在溝道層4和供給層5之間。二維電子氣(2-DEG)的載流子溝道41接近于界面S8。在一些實(shí)施例中，供給層5是氮化鋁鎵(AlGaN)層。供給層5具有Al_xGa_(1-x)N的公式，其中，x在約10％和100％之間變化。供給層5具有在從約5納米至約50納米范圍內(nèi)的厚度。在其它實(shí)施例中，供給層5可以包括AlGaAs層或AlInP層。

在供給層5和溝道層4之間存在帶隙不連續(xù)。供給層5中的電子由于壓電效應(yīng)落入溝道層4，創(chuàng)建了溝道層4中的高遷移率導(dǎo)電電子的非常薄層。這種薄層稱(chēng)為二維電子氣(2-DEG)，形成載流子溝道41。2-DEG的薄層鄰近供給層5和溝道層4的界面S8。因?yàn)闇系缹?是未摻雜或非故意摻雜的，因此，載流子溝道41具有高電子遷移率，并且電子可以自由移動(dòng)而與雜質(zhì)沒(méi)有碰撞或碰撞大幅減小。

源極18和漏極19設(shè)置在供給層5上以電連接至載流子溝道41。源極18和漏極19包括相應(yīng)的金屬間化合物。在一些實(shí)施例中，金屬間化合物嵌入在供給層5內(nèi)并且可以進(jìn)一步嵌入在溝道層4的頂部?jī)?nèi)。在一些實(shí)施例中，金屬間化合物包括Al、Ti或Cu。在一些其它實(shí)施例中，金屬間化合物包括AN、TiN、Al₃Ti或AlTiN。

柵極結(jié)構(gòu)15設(shè)置在供給層5上，并且位于源極18和場(chǎng)板20之間。柵極結(jié)構(gòu)15可以包括一層或多層。柵極結(jié)構(gòu)15包括諸如具有正性摻雜劑或負(fù)性摻雜劑的氮化鎵的半導(dǎo)體材料。

柵電極17中的導(dǎo)電材料用于電壓偏置并且用于與載流子溝道41電連接。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電材料可以包括難熔金屬或其化合物(例如，鎢(W)、氮化鈦(TiN)和鉭(Ta))。在導(dǎo)電材料中其它常用的金屬包括鎳(Ni)和金(Au)。

鈍化層11覆蓋了位于柵極結(jié)構(gòu)15和漏極19之間的供給層5的漂移區(qū)域。位于場(chǎng)板20下方的鈍化層11的部分具有諸如垂直距離H1的相對(duì)恒定的高度。

場(chǎng)板20包括與第二邊緣S2相對(duì)的遠(yuǎn)邊緣S20。位于遠(yuǎn)邊緣S20和漏極19之間的鈍化層11的部分包括諸如垂直距離H2的另一恒定的高度。在一些實(shí)施例中，垂直距離H1大于垂直距離H2約100至200埃。位于場(chǎng)板20下方和漏極接觸件191的懸垂部分下方的鈍化層11的高度可以約與垂直距離H1相同。鈍化層11的頂面S11低于底邊B2或底面B3。場(chǎng)板20和漏極接觸件191的厚度基本相同，從而使得場(chǎng)板20的頂面T20和漏極接觸件191的頂面T19基本處于相同高度水平的位置。

在一些實(shí)施例中，源極18、漏極19、源極接觸件181或漏極接觸件191包括與場(chǎng)板20相同的材料。該材料可以是歐姆金屬。

鈍化層11包括諸如氧化硅(SiO_x)，氮化硅(SiN_x)、氮氧化硅、碳摻雜的氧化硅、碳摻雜的氮化硅、碳摻雜的氮氧化硅、氧化鋅、氧化鋯、氧化鉿或氧化鈦的材料。鈍化層11的厚度在從約50納米至約500納米的范圍內(nèi)。通過(guò)減小鈍化層11的厚度，可以減小垂直距離H1和水平距離L1。減小垂直距離H1和水平距離L1促使場(chǎng)板20更靠近柵電極17的第一邊緣S1并且更靠近供給層5的頂面S5。這增加了RESURF區(qū)域的有效性，因此，降低了柵極至漏極(Cgd)之間的電容并且增加了HEMT的功率效率。

圖2示出了用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件200。除了場(chǎng)板21包括與源極接觸件181、漏極接觸件191、源極18或漏極19不同的材料之外，半導(dǎo)體器件200類(lèi)似于圖1中的半導(dǎo)體器件100。場(chǎng)板21的底邊B2與鈍化層11的頂面S11基本共面。底邊B2低于漏極接觸件191的底面B3在從約100至200埃的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，緩沖層2或緩沖層3設(shè)置在半導(dǎo)體襯底1和溝道層4之間。

圖3示出了作為另一功率晶體管的半導(dǎo)體器件300。除了場(chǎng)板21的底邊B2低于鈍化層11的頂面S11之外，半導(dǎo)體器件300類(lèi)似于圖2中的半導(dǎo)體器件200。場(chǎng)板21位于供給層5的頂面S5上方垂直距離H3。在一些實(shí)施例中，垂直距離H1大于垂直距離H2。垂直距離H2大于垂直距離H3。接近于諸如第一邊緣S1的柵極邊緣的場(chǎng)板20或21減小了柵極邊緣處的最大表面電場(chǎng)。

圖4包括根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的示出半導(dǎo)體器件的場(chǎng)強(qiáng)的圖500。圖500的水平軸代表了溝道層4的界面S8的位置。例如，柵極邊緣(或指圖1中的柵電極17的第一邊緣S1)位于界面S8的位置上方約1.7微米處。場(chǎng)板邊緣(或指圖1中的場(chǎng)板20的遠(yuǎn)邊緣S20)位于界面S8的位置上方約2.7微米處。圖500的縱軸代表界面S8處的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，實(shí)線(xiàn)50代表了通過(guò)使用場(chǎng)板的電場(chǎng)強(qiáng)度。虛線(xiàn)51代表了通過(guò)諸如在鈍化層上方設(shè)置場(chǎng)板的其它常規(guī)設(shè)置中使用場(chǎng)板的電場(chǎng)強(qiáng)度。在柵極邊緣(即，第一邊緣S1)附近，虛線(xiàn)51達(dá)到約2.5E6的峰值高度，然而，實(shí)線(xiàn)50達(dá)到約2.4E6的峰值高度。本發(fā)明中的場(chǎng)板降低了鄰近柵極邊緣(即，第一邊緣S1)的電場(chǎng)強(qiáng)度的峰值高度。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的示出針對(duì)半導(dǎo)體器件施加的漏極至源極電壓的柵極至漏極電容的圖501。當(dāng)在漏極和源極之間施加電壓Vds時(shí)，柵極至漏極電容對(duì)于不同的場(chǎng)板結(jié)構(gòu)改變不同。

曲線(xiàn)52代表了常規(guī)設(shè)置中使用場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的柵極至漏極電容。曲線(xiàn)53代表了本發(fā)明的一些實(shí)施例中的使用第一場(chǎng)板的半導(dǎo)體器件的柵極至漏極電容。曲線(xiàn)54代表了本發(fā)明的一些實(shí)施例中的使用第二場(chǎng)板的半導(dǎo)體器件的柵極至漏極電容。例如，與位于第一場(chǎng)板下方的鈍化厚度相比，僅75％的鈍化厚度分隔開(kāi)第二場(chǎng)板和溝道。曲線(xiàn)55代表了本發(fā)明的一些實(shí)施例中的使用第三場(chǎng)板的半導(dǎo)體器件的柵極至漏極電容。例如，與位于第一場(chǎng)板下方的鈍化厚度相比，僅50％的鈍化厚度分隔開(kāi)第三場(chǎng)板和溝道。對(duì)于約20伏特的Vds，柵極至漏極電容對(duì)于曲線(xiàn)55是最低的，表示在相對(duì)較低的Vds處實(shí)現(xiàn)耗盡。減小場(chǎng)板和溝道之間的距離降低了預(yù)定的Vds處的柵極至漏極電容。同樣，位于曲線(xiàn)55下方的集成區(qū)是位于曲線(xiàn)52至54下方的那些中最小的。因此，在本發(fā)明中講述的使用場(chǎng)板的器件可以實(shí)現(xiàn)更大的切換速度。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的示出半導(dǎo)體器件的品質(zhì)因數(shù)的圖502。品質(zhì)因數(shù)是表征半導(dǎo)體器件的性能的數(shù)量。在圖6中，品質(zhì)因數(shù)包括電阻Ron和柵極至漏極電荷Qgd的數(shù)量的乘積。低電阻代表低傳導(dǎo)損失。低柵極至漏極電荷顯示低切換損失。Ron和Qgd的乘積通常用于量化器件性能。更小的乘積顯示著更好的切換性能。圖502示出了用于不同場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的Ron和Qgd的乘積。柱40代表了常規(guī)設(shè)置的場(chǎng)板結(jié)構(gòu)。柱41代表了在圖5中提到的用于第一場(chǎng)板的乘積。柱42代表了在圖5中提到的用于第二場(chǎng)板的乘積。柱43代表了在圖5中提到的用于第三場(chǎng)板的乘積。減小溝道和場(chǎng)板之間的間隔提高了切換性能。

在圖7中，示出了制造400的方法。圖7示出了用于形成圖1中的半導(dǎo)體器件100的工藝流程。操作410接收了半導(dǎo)體襯底1。圖8中示出了用于操作410的一些示例性實(shí)施例。操作420在半導(dǎo)體襯底1上方形成了供給層5。圖8中示出了用于操作420的一些示例性實(shí)施例。操作430在供給層5上方形成了柵極結(jié)構(gòu)15。圖9中示出了用于操作430的一些示例性實(shí)施例。操作440在柵極結(jié)構(gòu)15和供給層5上方形成了鈍化層11。圖11中示出了用于操作440的一些示例性實(shí)施例。操作450在鈍化層11中形成了開(kāi)口192和182。圖12A中示出了用于操作450的一些示例性實(shí)施例。操作460通過(guò)在鈍化層11上方沉積導(dǎo)電層189并且將導(dǎo)電層189沉積至開(kāi)口192和182形成源極18和漏極19。圖12B中示出了用于操作460的一些示例性實(shí)施例。操作470通過(guò)圖案化導(dǎo)電層189接近于柵極結(jié)構(gòu)15形成場(chǎng)板20并且在源極18和漏極19上方形成接觸件181、191。在圖14中示出了用于操作470的一些示例性實(shí)施例。操作480形成了覆蓋在場(chǎng)板20上方的蓋層14。圖15中示出了用于操作480的一些示例性實(shí)施例。

在圖8中，接收半導(dǎo)體襯底1。形成堆疊在半導(dǎo)體襯底1上方的溝道層4和供給層5。在一些實(shí)施例中，外延形成緩沖層2和3、溝道層4或供給層5。

在圖9中，形成包括正性摻雜劑或負(fù)性摻雜劑的諸如氮化鎵的摻雜的半導(dǎo)體層。通過(guò)諸如光刻的任何合適的方法圖案化摻雜的半導(dǎo)體層以形成柵極結(jié)構(gòu)15。

在圖10中，在柵極結(jié)構(gòu)15和供給層5上方共形地形成柵極保護(hù)層10。通過(guò)諸如化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、高密度等離子體CVD(HDPCVD)、遠(yuǎn)程等離子體CVD(RPCVD)、等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)或低壓化學(xué)汽相沉積(LPCVD)的任何合適的沉積操作形成柵極保護(hù)層10以沉積諸如氮化鋁(AlN)或氧化鋁(Al₂O₃)的材料。

在圖11中，通過(guò)任何合適的沉積操作在柵極保護(hù)層10上方形成鈍化層11。形成包括厚度在從約50至約500納米的范圍內(nèi)的鈍化層11以防止柵極保護(hù)層10受到諸如鈍化層11的過(guò)蝕刻的隨后的操作的損壞。該厚度應(yīng)足夠小，從而使得位于鈍化層11的頂部上的圖1中的場(chǎng)板20鄰近供給層5的頂面S5高度H1。高度H1由鈍化層11的厚度控制。

在圖12A中，通過(guò)諸如蝕刻的任何合適的操作形成開(kāi)口182和192。在一些實(shí)施例中，該蝕刻停止在供給層5的頂部上。在一些實(shí)施例中，去除供給層5的頂部。

在圖12B中，導(dǎo)電層189覆蓋在鈍化層11上方并且填充在開(kāi)口182和192中以形成源極18和漏極19。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電層189是通過(guò)任何合適的沉積形成的歐姆金屬。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電層189的頂面在漏極19上方均勻地平坦并且延伸至鈍化層11的部分111。如圖1所示，鈍化層11的部分111位于柵電極17的第一邊緣S1和場(chǎng)板20的第二邊緣S2之間。

在圖13中，圖案化抗蝕劑或硬掩模202以覆蓋在源極18和漏極19上方以保護(hù)位于源極18和漏極19上方的部分導(dǎo)電層189免受蝕刻操作31的影響。位于源極18上方的部分導(dǎo)電層189形成了圖14中的源極接觸件181。位于漏極19上方的部分導(dǎo)電層189形成了漏極接觸件191。在一些實(shí)施例中，蝕刻操作31是諸如干蝕刻的各向異性蝕刻。抗蝕劑或硬掩模202也保護(hù)了鄰近柵極結(jié)構(gòu)15的另一部分的導(dǎo)電層189以形成圖14中的場(chǎng)板20。去除暴露于圖13中的蝕刻操作31的蝕刻劑的導(dǎo)電層189的其它部分。蝕刻操作31包括干蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻、純化學(xué)(等離子體蝕刻)和/或它們的組合。

在圖14中，由于過(guò)蝕刻，通過(guò)減小鈍化層11的厚度將鈍化層11的頂面S1的部分降低了約100至約200埃。過(guò)蝕刻用以確保位于場(chǎng)板20和漏極接觸件191之間的部分導(dǎo)電層189的徹底去除，從而防止場(chǎng)板20和漏極接觸件191之間的電短路。在一些實(shí)施例中，采用過(guò)蝕刻以確保適當(dāng)?shù)膱D案化全部的導(dǎo)電跡線(xiàn)而沒(méi)有非故意的電子連接。如圖14所示，頂面S11低于底邊B2。高度H1大于高度H2約100至200埃。沿著場(chǎng)板20形成源極接觸件181和漏極接觸件191。場(chǎng)板20的頂面T20和漏極接觸件191的頂面T19由圖13中的抗蝕劑或硬掩模202保護(hù)，從而使得位于頂面S5上方的它們的高度幾乎保留在相同的高度H1處。場(chǎng)板20和漏極接觸件191的厚度也基本相同。由于保護(hù)它們免受蝕刻，底邊B2和底面B3幾乎在相同的高度H1處。場(chǎng)板20和柵極結(jié)構(gòu)15之間的距離L25由鄰近圖13中的柵極結(jié)構(gòu)15的抗蝕劑或硬掩模202的圖案化控制。在一些實(shí)施例中，距離L25小于約0.5微米。

在圖15中，在源極接觸件181、鈍化層11、場(chǎng)板20和漏極接觸件191上方形成蓋層14。在一些實(shí)施例中，蓋層14的頂面遵循場(chǎng)板20或漏極接觸件191的輪廓。

在圖16中，通過(guò)諸如干蝕刻的任何合適的操作形成開(kāi)口171。干蝕刻去除位于柵極結(jié)構(gòu)15上方的蓋層14、鈍化層11和柵極保護(hù)層10的部分。暴露了部分柵極結(jié)構(gòu)15。干蝕刻將第一邊緣S1限定在從場(chǎng)板20的第二邊緣S2的水平距離L1處。通過(guò)包括干蝕刻的任何合適的光刻操作控制水平距離L1小于約0.5微米。

在圖17中，形成柵電極17。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電材料毯狀沉積在蓋層14上方并且填充內(nèi)部開(kāi)口171以形成柵電極17。圖案化導(dǎo)電材料以包括位于部分場(chǎng)板20上方的水平部分172。在一些實(shí)施例中，圖案化操作限定了從柵電極17的第一邊緣S1延伸的長(zhǎng)度L32在從約0.1至約2微米的范圍的柵電極17的水平部分172的遠(yuǎn)邊緣S4。水平部分172保護(hù)了位于柵電極17和場(chǎng)板20之間的鈍化層11的部分111。

在圖18中，示出了制造的方法401。圖18示出了用于形成圖2中的半導(dǎo)體器件200的工藝流程。在一些實(shí)施例中，操作441可以在圖7的操作430之后。操作441在柵極結(jié)構(gòu)15和供給層5上方形成了鈍化層11，諸如頂面S11(如圖12所示)的鈍化層11的頂面位于供給層5之上的預(yù)定距離H1處。圖19A中示出了用于操作441的一些示例性實(shí)施例。操作451在鈍化層11中形成了開(kāi)口192、182。圖19A中示出了用于操作451的一些示例性實(shí)施例。操作461通過(guò)在鈍化層11上方沉積導(dǎo)電層189并且將導(dǎo)電層189沉積至開(kāi)口192、182形成源極18和漏極19。圖19B中示出了用于操作461的一些示例性實(shí)施例。操作471通過(guò)去除部分導(dǎo)電層189在源極18和漏極19上方形成了接觸件191、181。圖19B和圖20中示出了用于操作471的一些示例性實(shí)施例。操作481在鈍化層11上形成了場(chǎng)板21，場(chǎng)板21位于供給層5之上小于預(yù)定高度H1的高度H2處。圖21中示出了用于操作481的一些示例性實(shí)施例。

在一些實(shí)施例中，操作471可以是指圖19B和圖20。通過(guò)在導(dǎo)電層189上方形成抗蝕劑或硬掩模202形成接觸件191、181。在圖12B中的操作460之后形成抗蝕劑或硬掩模202。圖案化位于部分導(dǎo)電層189上方覆蓋在源極18和漏極19上方但是不鄰近部分111的抗蝕劑或硬掩模202。在圖19B中，鄰近部分111的導(dǎo)電層189暴露于蝕刻操作31的蝕刻劑，而保護(hù)位于源極18或漏極19上方的導(dǎo)電層189免受蝕刻操作31的損壞。在圖20中，場(chǎng)板沒(méi)有與漏極接觸件191的形成同時(shí)形成?；貐⒄?qǐng)D13，在單光刻操作中場(chǎng)板20與漏極接觸件191同時(shí)形成。在圖21中，在漏極接觸件191的形成之后，分別形成場(chǎng)板21。

在圖20中，去除導(dǎo)電層189的一些暴露的部分，保留留下的位于源極18和漏極19上方的源極接觸件181和漏極接觸件191。漏極接觸件191的底面B3位于頂面S5之上高度H1處。通過(guò)過(guò)蝕刻部分地去除沒(méi)有由源極接觸件181和漏極接觸件191覆蓋的鈍化層11的頂部，從而使得頂面S11從高度H1降低至高度H2。

在圖21中，在去除鈍化層11的頂部之后，形成場(chǎng)板21。在鈍化層11的頂部上形成場(chǎng)板21從而使得底邊B2位于頂面S5上方高度H2處。由于場(chǎng)板21沒(méi)有通過(guò)圖案化圖19B中的導(dǎo)電層189形成，因此可以通過(guò)沉積與漏極接觸件191或源極接觸件181不同的材料形成場(chǎng)板21。用于場(chǎng)板的合適的材料包括氮化鈦、鈦或鋁銅?？梢允箞?chǎng)板21的底邊B2低于漏極接觸件191的底面B3約100至200埃的高度H4處。降低底邊B2減小了鄰近頂面S5的電場(chǎng)。場(chǎng)板21的厚度可以與漏極接觸件191或源極接觸件181的厚度不同。

在圖22中，形成覆蓋在場(chǎng)板21上方、鈍化層11上方和漏極接觸件191上方的類(lèi)似于圖15中的蓋層14的蓋層14。在圖23中，通過(guò)類(lèi)似于圖16、17中示出的操作形成柵電極17及其水平部分172。

在一些進(jìn)一步的實(shí)施例中，在形成圖20中的漏極接觸件191的操作之后，可以隨后進(jìn)行進(jìn)一步去除圖24中的鈍化層11的頂部的額外的操作。圖24、圖25示出了用于形成圖3中的半導(dǎo)體器件300的額外的操作。在圖24中，蝕刻鈍化層11的頂面以形成凹槽121，從而使得凹槽121的底部位于頂面S5上方高度H3處。凹槽121的高度H3小于頂面S11的高度H2。注意，圖25和圖26中示出的頂面S11是指位于漏極19和場(chǎng)板21之間的鈍化層11的部分。頂面S11的高度H2小于底面B3的高度H1。高度H3可以是依賴(lài)于場(chǎng)板可以如何有效地定位在遠(yuǎn)離頂面S5的合適的距離處減小柵極邊緣電場(chǎng)的設(shè)計(jì)因數(shù)。因此，鈍化層11的初始厚度不是上述合適的距離的限制因數(shù)。

在圖25中，在凹槽121中形成場(chǎng)板21。場(chǎng)板21的底邊B2與凹槽121的底部接觸，從而使得底邊B2低于頂面S11。通過(guò)形成覆蓋在場(chǎng)板21和鈍化層11上方的氧化物層形成蓋層14。在柵極結(jié)構(gòu)15上方形成蓋層14。蝕刻部分蓋層14以用于柵電極17的形成。形成場(chǎng)板21以具有第二邊緣S2。形成具有面向場(chǎng)板21的第二邊緣S2的第一邊緣S1的柵電極17。從第一邊緣S1至第二邊緣S2的水平距離L1在從約0.05至約0.5微米的范圍內(nèi)。

本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底。供給層位于半導(dǎo)體襯底上方。該供給層包括頂面。柵極結(jié)構(gòu)、漏極和源極位于供給層上方。鈍化層位于柵極結(jié)構(gòu)和供給層上方。柵電極位于柵極結(jié)構(gòu)上方。場(chǎng)板設(shè)置在柵電極和漏極之間的鈍化層上。該場(chǎng)板包括底邊。該柵電極具有接近于場(chǎng)板的第一邊緣，該場(chǎng)板包括面向第一邊緣的第二邊緣，第一邊緣和第二邊緣之間的水平距離在從約0.05至約0.5微米的范圍內(nèi)。

在上述半導(dǎo)體器件中，還包括位于所述場(chǎng)板上方的蓋層。

在上述半導(dǎo)體器件中，還包括位于所述源極或所述漏極上方的接觸件，所述接觸件包括與所述場(chǎng)板的所述底邊共面的底面。

在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述底邊和所述頂面之間的垂直距離為100埃。

在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述源極或所述漏極包括與所述場(chǎng)板相同的材料。

在上述半導(dǎo)體器件中，還包括位于所述源極或所述漏極上方的接觸件，所述接觸件的底面高于所述場(chǎng)板的所述底邊，所述場(chǎng)板的所述底邊與所述鈍化層的頂面共面。

在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述場(chǎng)板的所述底邊低于所述鈍化層的頂面。

在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述柵電極包括位于所述蓋層上方并且延伸在所述場(chǎng)板上方的水平部分。

本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了用于制造半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括提供半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底上方形成供給層；在供給層上方形成柵極結(jié)構(gòu)；在柵極結(jié)構(gòu)和供給層上方形成鈍化層；在鈍化層中形成開(kāi)口；通過(guò)在鈍化層上方和開(kāi)口內(nèi)沉積導(dǎo)電層形成源極和漏極；通過(guò)圖案化導(dǎo)電層接近于柵極結(jié)構(gòu)形成場(chǎng)板并且在源極和漏極上方形成接觸件；并且形成覆蓋在場(chǎng)板上方的蓋層。

在上述方法中，還包括在所述柵極結(jié)構(gòu)上方形成柵電極，所述柵電極包括位于所述蓋層上方并且延伸在所述場(chǎng)板上方的水平部分。

在上述方法中，其中，形成所述場(chǎng)板包括在所述供給層的頂面上方垂直距離100埃處形成所述場(chǎng)板的底邊。

在上述方法中，還包括在所述柵極結(jié)構(gòu)上方形成柵電極，所述柵電極包括第一邊緣，并且其中，形成所述場(chǎng)板包括形成面向所述第一邊緣的所述場(chǎng)板的第二邊緣，并且所述第一邊緣遠(yuǎn)離所述第二邊緣的水平距離在從0.05微米至0.5微米的范圍內(nèi)。

在上述方法中，其中，形成所述場(chǎng)板包括去除所述鈍化層的部分，從而使得所述鈍化層的頂面低于所述場(chǎng)板的底邊。

在上述方法中，其中，通過(guò)圖案化所述導(dǎo)電層形成所述場(chǎng)板并且形成所述接觸件，從而使得所述場(chǎng)板的頂面和所述接觸件的頂面共面。

本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了制造半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括接收半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底上方形成供給層；在供給層上方形成柵極結(jié)構(gòu)；在柵極結(jié)構(gòu)和供給層上方形成鈍化層，鈍化層的頂面位于供給層之上預(yù)定高度處；在鈍化層中形成開(kāi)口；通過(guò)在鈍化層上方和開(kāi)口內(nèi)沉積導(dǎo)電層以及去除部分導(dǎo)電層來(lái)形成源極和漏極；在鈍化層上形成場(chǎng)板，該場(chǎng)板位于供給層之上小于預(yù)定高度的高度處；并且形成覆蓋在場(chǎng)板上方并且部分地位于柵極結(jié)構(gòu)上方的氧化物層。

在上述方法中，其中，形成所述場(chǎng)板還包括在去除所述導(dǎo)電層的所述部分之后，過(guò)蝕刻所述鈍化層的頂部，并且在去除所述鈍化層的所述頂部之后，形成所述場(chǎng)板。

在上述方法中，其中，形成所述場(chǎng)板還包括在去除所述導(dǎo)電層的所述部分之后，過(guò)蝕刻所述鈍化層的頂部，并且在去除所述鈍化層的所述頂部之后，形成所述場(chǎng)板，去除所述鈍化層的所述頂部包括將所述鈍化層降低從100埃至200埃的范圍。

在上述方法中，還包括在所述柵極結(jié)構(gòu)上方形成柵電極，所述柵電極包括面向所述場(chǎng)板的第一邊緣，形成所述場(chǎng)板包括形成面向所述第一邊緣的所述場(chǎng)板的第二邊緣，其中，所述第二邊緣和所述第一邊緣之間的水平距離在從0.05微米至0.5微米的范圍內(nèi)。

在上述方法中，其中，形成所述場(chǎng)板包括形成比所述源極和所述場(chǎng)板之間的所述鈍化層的部分的頂面更靠近所述供給層的頂面的所述場(chǎng)板的底邊。

在上述方法中，其中，形成所述場(chǎng)板包括沉積與所述導(dǎo)電層的材料不同的導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料包括氮化鈦、鈦或鋁銅。

上面概述了若干實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域人員可以更好地理解本發(fā)明的方面。本領(lǐng)域人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)或修改用于實(shí)施與本人所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢(shì)的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識(shí)到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本文中他們可以做出多種變化、替換以及改變。