[发明专利]利用氧化层与氮化层依序包覆电极部的场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种利用氧化层与氮化层依序包覆电极部的场效应晶体管及其制造方法，尤其是指一种利用包覆氧化层与包覆氮化层依序包覆电极部的场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

随着科技的发展与时代的进步，半导体制程技术的进步使得金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor；MOSFET，以下简称MOSFET)高度发展。

其中，现有半导体制程使用各种不同的方法来形成MOSFET，请参阅图1，图1显示本发明先前技术的场效应晶体管的结构示意图，如图1所示，利用现有的方法所形成的场效应晶体管PA1中，于沟槽PA11内形成电极部PA12与栅极部PA13，其中，电极部PA12与栅极部PA13彼此隔绝，且在现有形成的方法中，栅极部PA13普遍具有一凹陷(dimple)结构PA131。

然而，受限于现有制程上的缺陷，使得现有的MOSFET普遍具有高总栅极电荷(Qg)以及高实际效能指数(Figure of Merit；FOM)的问题，凹陷结构PA131也会造成上述的问题。

其中，总栅极电荷指MOSFET处于完全导通状态时，栅极所需的电荷，总栅极电荷与MOSFET的启动速度有关，高总栅极电荷会降低开关速度并增加栅极损耗，进而提升开关转换损耗和降低效率；实际效能指数由导通电阻以及总栅极电荷所决定(Qg乘上Rdson)，高实际效能指数表示导通损耗与开关损耗较差。

因此，在制造MOSFET并形成沟槽的过程中，如何改善凹陷结构而降低总栅极电荷与实际效能指数成为现有业者改善的目标。

发明内容

有鉴于现有的MOSFET的结构及其制程中，普遍具有高总栅极电荷及高 实际效能指数的问题。缘此，本发明主要提供一种利用氧化层与氮化层依序包覆电极部的场效应晶体管及其制造方法，主要透过包覆氧化层与包覆氮化层依序包覆电极部，以达到降低总栅极电荷与实际效能指数的目的。

基于上述目的，本发明所采用的主要技术手段提供一种利用氧化层与氮化层依序包覆电极部的场效应晶体管的制造方法，包含步骤(a)至步骤(n)，步骤(a)提供一半导体基板，并在半导体基板上形成一外延层，接着执行步骤(b)于外延层蚀刻出一沿一垂直方向延伸的沟槽，沟槽具有一沟槽侧壁以及一沟槽底部。然后执行步骤(c)于外延层的表面、沟槽的沟槽侧壁以及沟槽底部形成一第一氧化层，并于第一氧化层上形成一第一氮化层，接着执行步骤(d)于第一氮化层上形成一第二氧化层，并于第二氧化层上形成一第一多晶硅层。然后执行步骤(e)蚀刻部份的第一多晶硅层，使残余的第一多晶硅层在沟槽内形成一电极部，并执行步骤(f)于电极部与第二氧化层上形成一第三氧化层。

接着执行步骤(g)蚀刻部份的第二氧化层与第三氧化层，使残余的第二氧化层与第三氧化层形成一包覆电极部的包覆氧化层，并执行步骤(h)于包覆氧化层与第一氮化层上形成一第二氮化层。然后执行步骤(i)蚀刻部份的第一氮化层与第二氮化层，使残余的第一氮化层与第二氮化层在沟槽内形成一包覆上述的包覆氧化层的包覆氮化层。接着执行步骤(j)蚀刻部份的第一氧化层，使残余的第一氧化层在沟槽内形成一残余氧化层，并执行步骤(k)于沟槽侧壁、包覆氮化层与残余氧化层上形成一栅极氧化层，并在栅极氧化层上形成一栅极部，栅极部依序通过栅极氧化层、包覆氮化层与包覆氧化层而与电极部相间隔。接着执行步骤(l)在外延层邻近于栅极部处依序形成一本体区与一源极区，并执行步骤(m)形成一覆盖源极区与栅极部的层间介电层。最后执行步骤(n)形成一覆盖本体区与层间介电层并接触于源极区的源极电极，借以制造出利用氧化层与氮化层依序包覆电极部的场效应晶体管。

在上述必要技术手段的基础下，上述利用氧化层与氮化层依序包覆电极部的场效应晶体管的制造方法还包含以下所述的较佳附属技术手段。在步骤(c)中，第一氧化层包含一第一子氧化层与一第二子氧化层，第一子氧化层形成于外延层的表面、沟槽的沟槽侧壁以及沟槽底部，第二子氧化层形成于第一子氧化层上。另外，在步骤(j)中，残余氧化层具有一自周围朝向沟槽的中心逐渐凹陷的渐凹结构，且在步骤(k)中，栅极氧化层填满渐凹结构。此外， 步骤(k)中，还包括一步骤(k0)于栅极氧化层上形成一第二多晶硅层，并蚀刻部份的第二多晶硅层，使残余的第二多晶硅层在沟槽内形成栅极部。