[发明专利]MOS晶体管及其制造方法有效

专利信息
申请号: 201810461527.2 申请日: 2018-05-15
公开(公告)号: CN108598002B 公开(公告)日: 2019-06-28
发明(设计)人: 杜在凯;周文斌;张磊 申请(专利权)人: 长江存储科技有限责任公司
主分类号: H01L21/336 分类号: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/423;H01L29/78
代理公司: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 陈力奕
地址: 430205 湖北省武汉市洪山区东*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 栅极结构 栅极材料层 氧化层 蚀刻工艺 非栅极 衬底 蚀刻 侧壁材料 衬底表面 定义栅极 栅极层 去除 制造 平行
【说明书】:

发明提供一种能有效防止GOI hump现象的MOS晶体管及其制造方法。包括:在衬底表面形成沿远离衬底的方向依次包括第一氧化层和栅极层的栅极材料层的步骤;在栅极材料层上定义栅极区和非栅极区的步骤;利用第一蚀刻工艺对所述非栅极区的栅极材料层进行蚀刻、以形成第一栅极结构的步骤;以及利用第二蚀刻工艺去除第一栅极结构中的第一氧化层的侧壁材料、使第一栅极结构中的第一氧化层位于栅极区内、且在沿与衬底平行的方向形成凹槽、以形成第二栅极结构的步骤。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域,特别涉及一种MOS晶体管及其制造方法。

背景技术

作为MOS(Metal Oxide Semiconductor:金属氧化物半导体)晶体管的一种,高压CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor:互补式金属氧化物半导体)在静态随机存取内存、微控制器、微处理器以及其他数字逻辑电路系统中正得到广泛应用。

以往,在制造高压CMOS时,一般通过干法蚀刻来形成栅极。作为干法蚀刻的一个示例,例如利用以等离子体形式存在的气体来接触被蚀刻对象,使其与被蚀刻对象的材料进行反应,从而实现蚀刻去除的目的。

发明内容

发明所要解决的技术问题

由于高压栅氧的厚度(例如为左右)远超低压栅氧的厚度(例如为左右),因此,在干法蚀刻过程中,在从层叠于高压栅氧之上的掩膜层、硅化钨和多晶硅被全部蚀刻去除起到干法蚀刻完成为止的整个过程中,高压栅氧接触等离子体的时间都较长。因此,在高压栅氧边缘容易因接触等离子体而积累电荷。接下来在外围形成氧化层的过程中,所沉积的IMP OX(Ionized Metal Plasma Oxygen:离子化金属沉积氧化层)在对硅化钨进行保护的同时,也会使得高压栅氧边缘所积累的电荷无法得到有效释放。

作为其结果,在对最终制成的CMOS的氧化层击穿电压进行检测的 GOI(GateOxide Integrity:栅氧化层完整性)测试中,当对被测CMOS所施加的电压逐渐增大时,多晶硅与Si衬底之间的漏电流会提前突然增大,即发生所谓的GOI hump(栅氧化层完整性驼峰)现象,从而直接影响元器件的可靠性。

本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于,提供一种能在蚀刻形成栅极的过程中有效防止因电荷积累于栅氧而导致发生GOI hump现象的MOS晶体管的制造方法,尤其适用于高压栅氧结构。另外,本发明的目的还在于,提供一种能有效防止GOI hump现象的MOS晶体管。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决本发明的第一个问题,本发明的MOS晶体管的形成方法包括:栅极材料层形成步骤,在该栅极材料层形成步骤中,在衬底表面形成栅极材料层,所述栅极材料层沿远离所述衬底的方向依次包括第一氧化层和栅极层;栅极位置定义步骤,在该栅极位置定义步骤中,在所述栅极材料层上定义栅极区和非栅极区;第一蚀刻步骤,在该第一蚀刻步骤中,利用第一蚀刻工艺,对所述非栅极区的栅极材料层进行蚀刻,以形成第一栅极结构;以及第二蚀刻步骤,在该第二蚀刻步骤中,利用第二蚀刻工艺,去除所述第一栅极结构中的所述第一氧化层的侧壁材料,使所述第一栅极结构中的所述第一氧化层位于所述栅极区内,且在沿与所述衬底平行的方向形成凹槽,以形成第二栅极结构。

另外,为了解决本发明的第二个问题,本发明的MOS晶体管包括:衬底;以及栅极结构,该栅极结构形成于所述衬底表面,沿远离所述衬底的方向依次包括第一氧化层和栅极层,所述第一氧化层在沿与所述衬底平行的方向相对于所述栅极层的边缘向内缩进。

发明效果

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