[发明专利]一种离子自对准注入的超结MOSFET及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置的结构和制作方法，尤其涉及一种离子自对准注入的超结MOSFET及制造方法。

背景技术

金属—氧化物—半导体场效应晶体管（MOSFET）是当前最为常用的晶体管类型，事实上，所有大规模集成电路（微处理器、存储器、数字电子学系统等）都是建立在利用MOS技术的基础上。制造MOS管的工艺非常复杂，大多数半导体流程主要发生在硅片顶层的几微米以内，所以硅上方材料都是互连芯片上各个器件所需的分层结构的一部分，为了增加多层金属和绝缘层，工艺流程要求硅片在不同工艺步骤中循环。

一个常规的MOSFET工艺流程至少包含以下制作步骤（参见有关硅集成工艺方面的教材，如Michael Quirk,Julian Serda著，韩秋生等译，电子工业出版社出版的《半导体制造技术》）：（1）、氧化（场养）；（2）、光刻胶涂胶；（3）、掩膜版—硅片对准和曝光；（4）、光刻胶显影；（5）、氧化硅刻蚀；（6）、光刻胶去除；（7）、氧化（栅氧化硅）；（8）、多晶硅淀积；（9）、多晶硅光刻和刻蚀；（10）、离子注入；（11）、有源区；（12）、氮化硅淀积；（13）、接触刻蚀；（14）、金属淀积和刻蚀。上述第十步的离子注入为定义晶体管的源漏区，每个晶体管都要经过两次注入，一次是轻掺杂漏（LDD）注入的浅注入，随后是中等或高剂量的源/漏注入，其步骤为在硅片上的光刻胶涂覆，掩膜版对准和曝光，显影，在未被光刻胶保护的区域，离子进行选择进入。其中，光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一，主要是将掩膜版上的图形复制到硅片上，为下一步刻蚀或离子注入工序做好准备，光刻的成本约为整个硅片制造工艺的三分之一，消耗时间占整个硅片工艺的40%~60%。而光刻工艺中使用的光刻机，则是生产线上最贵的机台，大概5~15百万美元，其折旧速度非常快，大约3~9万人民币每天。

《半导体光电》2008年12月第29卷第6期公开了一篇名为《光刻胶斜坡对离子注入后图形特征尺寸的影响》一文，该文指出，在CCD的光刻工艺中，光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度都不是理想的90度，这时由曝光波长及光源剂量、光刻胶的类型影响造成的，而这样的侧墙对离子注入、刻蚀之后的图形尺寸都可能造成影响。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的不足，而提供的一种离子自对准注入的超结MOSFET及制造方法，在制造MOS管工艺中，利用氧化物层作为阻挡层比用光刻胶作为阻挡层时，其离子注入效果好，刻蚀之后的特征尺寸不会因为侧墙而受到影响；同时，减少了离子注入时光刻的工艺步骤，其不仅能降低生产成本，减缓光刻机的折旧速度，还能较少整个工艺过程的时间，从而给企业带来良好的经济效益。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种自对准离子注入的超结MOSFET的制造方法，包括以下步骤：

（1）.提供一个半导体，所述半导体包括半导体衬底和在半导体衬底表面淀积形成的第一导电外延层，在第一导电外延层上用刻蚀方法形成多个沟槽；

（2）.在半导体的主表面淀积第二导电外延层，所述第二导电外延层填充于沟槽内，形成第二导电外延柱；

（3）.利用化学机械抛光法除去半导体主表面上的第二导电外延层； 

（4）.在半导体的主表面上均匀生长第一层氧化物，利用光刻胶作为掩蔽层，对该第一层氧化物进行光刻和刻蚀，保留第二导电外延柱上方的第一层氧化物；

（5）.光刻、刻蚀，注入第一类杂质离子形成阱区；

（6）.去除上述半导体主表面上的光刻胶，并在半导体的主表面上生长栅氧化物,所述栅氧化物覆盖上述第一层氧化物；

（7）.在上述半导体的主表面上淀积多晶硅，所述多晶硅覆盖上述的栅氧化物；

（8）.利用光刻胶作掩蔽层，选择性地刻蚀上述多晶硅，形成栅氧化层区；

（9）.以上述第一氧化层区和栅氧化层区域作为第二类杂质离子注入掩蔽层，在未被覆盖的区域，第二杂质离子穿透第一导电外延层和第二导电外延层的上表面，以定义源漏区，所述第二类杂质离子位于阱区内；

（10）.去除上述半导体主表面上的第一氧化层和位于第一氧化层上的栅氧化物和多晶硅，然后在半导体主表面上淀积绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖多晶硅；

（11）.在上述绝缘介质层上进行接触孔光刻和刻蚀，得到源极引线孔；

（12）.在上述半导体的主表面上淀积金属层，所述金属层覆盖于绝缘介质层上，通过对金属层进行光刻和刻蚀得到源极金属。