[发明专利]具有凹槽结构的金属氧化半导体元件及其制造方法

说明书

本发明提出一种具有凹槽结构的金属氧化半导体元件及其制造方法。具有凹槽结构的金属氧化半导体元件包含：半导体基板、栅极、源极与漏极以及二轻掺杂扩散区。第一凹槽结构及第二凹槽结构形成于半导体基板的上表面。于第一凹槽结构及第二凹槽结构中，填入导电材质以作为接触材料。第一凹槽结构及第二凹槽结构，由剖视图视之，其深度，自半导体基板的上表面开始沿着垂直方向而向下计算，深于二轻掺杂扩散区各自于垂直方向上的深度。源极与漏极分别于第一边界与第三边界外部的垂直方向上，具有垂直连接部，分别与二轻掺杂扩散区连接。

技术领域

本发明涉及一种具有凹槽结构的金属氧化半导体元件及其制造方法，特别是指一种能够降低电场强度，以抑制热载子效应，从而减少基板电流(substarte current，用以示意因热载子效应而产生的电流)并同时能够维持临界电压及导通电阻值的具有凹槽结构的金属氧化半导体元件及其制造方法。

背景技术

请参考图1A-1E，其显示现有技术的N型金属氧化物半导体(metal oxidesemiconductor，MOS)元件制造流程的剖视图。如图1A-1E所示，于基板11中形成绝缘结构12al及12ar，以定义元件区100。于元件区100中，形成与P型阱12b、栅极13、轻掺杂扩散(lightly doped diffusion，LDD)区14、源极15a、与漏极15b。其中，P型阱12b可为基板11本身；栅极13包含介电层13a、堆栈层13b、与间隔层13c；而轻掺杂扩散区14、源极15a、与漏极15b由微影技术定义各区域，并分别以离子植入技术，将N型杂质，以加速离子的形式，植入定义的区域内。

这种现有技术的N型MOS元件有一缺点：由于源极15a与漏极15b的N型杂质浓度高于二轻掺杂扩散区14的N型杂质浓度，又，由于源极15a与漏极15b分别与二轻掺杂扩散区14在横向上连接，因此，从源极15a将会有些许N型杂质扩散至与此源极15a连接的轻掺杂扩散区14，当有电场施加时，造成热载子效应，并因热载子效应造成现有技术的N型MOS元件的临界电压(threshold voltage，Vt)降低。

有鉴于此，本发明提出一种能够降低电场强度，以抑制热载子效应，从而减少基板电流并同时能够维持临界电压及导通电阻值的具有凹槽结构的金属氧化半导体元件及其制造方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种能够降低电场强度，以抑制热载子效应，从而减少基板电流并同时能够维持临界电压及导通电阻值的具有凹槽结构的金属氧化半导体元件及其制造方法。

为达上述目的，就其中一观点言，本发明提供了一种具有凹槽结构的金属氧化半导体(metal oxide semiconductor，MOS)元件，包含：一半导体基板，其于一纵向上具有大致上彼此平行的多个绝缘结构以定义一元件区，且该半导体基板于一垂直方向上，具有相对的一上表面与一下表面，其中，一第一凹槽结构及一第二凹槽结构形成于该上表面上，该第一凹槽结构及该第二凹槽结构沿着该纵向大致上彼此平行；一栅极，位于该半导体基板的该上表面上的该元件区中；一源极与一漏极，位于该栅极下方的外部两侧；以及与该源极及该漏极相同传导型态的二轻掺杂扩散(lightly doped diffusion，LDD)区，分别位于该栅极下方两侧；其中，于该第一凹槽结构及该第二凹槽结构中，填入导电材质以作为接触材料，且由剖视图视之，该第一凹槽结构及该第二凹槽结构位于该栅极下方的外部两侧，并分别介于该栅极与该绝缘结构之间；其中，该第一凹槽结构于该横向上具有靠近该栅极的一第一边界及远离该栅极的一第二边界，该第二凹槽结构于该横向上具有靠近该栅极的一第三边界及远离该栅极的一第四边界；其中，该第一边界及该第三边界，于该横向上，不进入该栅极所具有的一介电层的正下方的区域；其中，该第一凹槽结构及该第二凹槽结构，由剖视图视之，其深度，自该半导体基板的该上表面开始沿着该垂直方向而向下计算，深于该二轻掺杂扩散区各自于该垂直方向上的深度；其中，由剖视图视之，该源极与该漏极分别于该第一边界与该第三边界外部的该垂直方向上，具有一垂直连接部，分别与该二轻掺杂扩散区连接。