[发明专利]具有横向延伸的栅极电介质的高电压场效应晶体管及其制造方法

说明书

在半导体衬底的上部部分中提供具有均匀深度的沟槽。形成连续介电材料层，该连续介电材料层包含填充沟槽的整个体积的栅极电介质。栅电极形成在栅极电介质之上，使得栅电极上覆盖于栅电极的中心部分并且不上覆盖于位于栅极电介质的中心部分的相对侧上栅极电介质的第一外围部分和第二外围部分。在形成介电栅极间隔体之后，通过掺杂半导体衬底的相应的部分在半导体衬底内形成源极延伸区域和漏极延伸区域。

相关申请

本申请要求于2017年2月28日提交的美国非临时申请序列号15/444,725的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开通常涉及半导体器件领域，并且具体涉及包含横向延伸的栅极电介质的高电压场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

现有技术的高电压场效应晶体管常常经受表面击穿电压。这样的晶体管常常具有复杂的延伸的低掺杂漏极(LDD)结构或者浅沟槽隔离件以改善表面击穿特性，但以工艺复杂度和增加的费用为代价。

发明内容

根据本公开的方面，场效应晶体管包括沟槽、连续介电材料层、栅电极、源极延伸区域和漏极延伸区域；该沟槽位于半导体衬底的上部分中并且在其周边内具有均匀深度；该连续介电材料层包含填充沟槽的整个体积的栅极电介质；该栅电极上覆盖于栅极电介质的中心部分，其中栅极电介质的第一外围部分和第二外围部分位于栅极电介质的中心部分的相对侧上，并且不具有与栅电极重叠的区域；该源极延伸区域位于半导体衬底内并且接触栅极电介质的第一外围部分的第一垂直侧壁；以及该漏极延伸区域位于半导体衬底内并且接触栅极电介质的第二外围部分的第二垂直侧壁。

根据本公开的另一个方面，提供了形成场效应晶体管的方法。沟槽形成在半导体衬底的上部部分中。连续介电材料层形成在半导体衬底之上，其中连续介电材料层包含填充沟槽的整个体积的栅极电介质。栅电极形成在栅极电介质的中心部分之上，其中栅极电介质位于栅极电介质的中心部分的相对侧上的第一外围部分和第二外围部分不被栅电极覆盖。通过掺杂半导体衬底的相应的部分在半导体衬底内形成源极延伸区域和漏极延伸区域。穿过栅极电介质的第一外围部分并且直接在栅极电介质的第一外围部分之下形成源极延伸区域，以及穿过栅极电介质的第二外围部分并且直接在栅极电介质的第二外围部分之下形成漏极延伸区域。

根据本公开的另一个方面，场效应晶体管包括位于半导体衬底的上部部分的沟槽、填充沟槽的整个体积的栅极电介质、上覆盖于栅极电介质的栅电极、源极区域和漏极区域。自始至终地沟槽具有均匀的深度并且栅极电介质具有均匀的厚度。

附图说明

图1A是根据本公开的实施例的在形成在衬底的上部部分中的沟槽之后的示例性结构的自顶向下视图。

图1B是沿着垂直平面B-B’的图1A的示例性结构的垂直横截面图。

图2A是根据本公开的实施例的在介电材料的沉积以形成均质的介电材料层之后的示例性结构的自顶向下视图。

图2B是沿着垂直平面B-B’的图2A的示例性结构的垂直横截面图。

图3A是根据本公开的实施例的在形成可选的自对准图案掩模层之后的示例性结构的自顶向下视图。

图3B是沿着垂直平面B-B’的图3A的示例性结构的垂直横截面图。

图4A是根据本公开的实施例的在从沟槽外面移除介电材料的部分之后的示例性结构的自顶向下视图。

图4B是沿着垂直平面B-B’的图4A的示例性结构的垂直横截面图。

图5A是根据本公开的实施例的在将沟槽外面的半导体衬底的表面部分转换到半导体氧化物层中之后的示例性结构的自顶向下视图。

图5B是沿着垂直平面B-B’的图5A的示例性结构的垂直横截面图。