一種半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，提供一襯底；在襯底上依次形成半導(dǎo)體層、硅附加層和光刻掩膜層；在硅附加層上部分區(qū)域刻蝕，沿硅（111）晶面形成斜截面，與未被刻蝕的硅（100）晶面構(gòu)成梯形凹槽，直至暴露出所述半導(dǎo)體層；最后在上述凹槽中沉積金屬形成電極。本發(fā)明的方法制造的半導(dǎo)體器件利用硅附加層所具有的刻蝕過程中各向異性的特點(diǎn)來控制和優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)和形狀，可以改善半導(dǎo)體層的電場分布，從而提高器件的擊穿電壓；同時，也可以有效的減小器件的電極尺寸，進(jìn)一步改善器件的頻率特性等。
【專利說明】一種半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，以及通過該方法制得的半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件包括三極管和二極管的制造過程中，三極管柵極或二極管正極的形狀和結(jié)構(gòu)往往對器件的許多重要特性起著非常關(guān)鍵的作用。在場效應(yīng)晶體管中，柵極的形狀和結(jié)構(gòu)對半導(dǎo)體層內(nèi)電荷的分布有著重要影響，因而對電場強(qiáng)度的大小以及電勢的分布產(chǎn)生重要影響。例如，在氮化鎵高電子遷移率晶體管(HEMT)中，當(dāng)源漏電壓較高時(如超過100V)，在柵極靠近漏端的邊緣處存在一個電場強(qiáng)度的峰值，在這個位置極易發(fā)生器件擊穿現(xiàn)象，這大大降低了器件的擊穿電壓，影響器件的工作電壓范圍，甚至?xí)?yán)重影響器件的可靠性。
[0003]為了解決這個問題，通常采用兩種方法:制作場板結(jié)構(gòu)的柵極和T型柵極。但是這兩種柵極形狀都需要復(fù)雜的工藝，并且更多的柵極形狀的形成也需要更為復(fù)雜的工藝，這使得柵極形狀和結(jié)構(gòu)成為限制器件性能和可靠性的一大問題。
[0004]另一方面，為了提高半導(dǎo)體器件的工作性能，隨著半導(dǎo)體制造工藝的進(jìn)步，器件的特征尺寸在逐漸縮小。在應(yīng)用于高頻領(lǐng)域的氮化鎵高電子遷移率場效應(yīng)晶體管中，柵極的尺寸對器件的頻率特性有著重要的影響，為了提高器件的工作頻率，往往要求柵極具有盡可能小的尺寸，以減少棚極的寄生效應(yīng)(如寄生電容和寄生電感)，進(jìn)而減少由棚極導(dǎo)致的延遲，提高器件的響應(yīng)速度和工作頻率。同時為了提高器件的工作頻率，要求柵極具有極小的尺寸，可以達(dá)到深亞微米級別。然而，如此精細(xì)的尺寸，大大增加了光刻工藝的難度，普通光刻機(jī)無法滿足工藝要求，而需要采用電子束光刻機(jī)來實(shí)現(xiàn)更小的線寬。
[0005]因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種具有改良結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，以克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法制得的半導(dǎo)體器件通過增加具有在刻蝕過程中各向異性的硅附加層，來控制和優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)和形狀，并進(jìn)一步減小光刻時器件的特征尺寸。
[0007]如圖1 (a)所示的硅晶格立方結(jié)構(gòu)中，硅(111)邊的長度是硅(100)邊長度的
1.^.倍，計算可得硅(100)晶向與硅(111)晶向之間的角度0 = arccos (-^) = 55。，同理，硅
(100)晶面與硅(111)晶面之間的角度也是Θ =55°。如圖1 (b)所示為硅半導(dǎo)體層在使用氫氧化鉀溶液進(jìn)行腐蝕時形成的梯形凹槽的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，由于硅(100)晶面為水平方向，在濕法腐蝕時在`硅(111)會形成斜截面，如圖1 (b)梯形的兩腰所示。斜截面與水平面之間的角度為Θ = 55°。圖2 (b)中，a為梯形凹槽的上邊，是硅(100)半導(dǎo)體與氫氧化鉀溶液接觸并進(jìn)行腐蝕的開口寬度；b為電極凹槽的高度，表示硅(100)半導(dǎo)體層被腐蝕的厚度；c為梯形凹槽的下邊，是硅(100)半導(dǎo)體層經(jīng)過腐蝕后形成的與有源半導(dǎo)體層接觸的寬度，也是金屬電極與有源半導(dǎo)體層相接觸的寬度。結(jié)合圖1 (a)中硅(100)面與硅(111)面的關(guān)系,可以計算得出c = a - V2bo例如，如果娃腐蝕的開口寬度a=500nm,那么當(dāng)硅的厚度b=100nm時，可以得到與有源半導(dǎo)體層相接觸的金屬電極寬度為c=358nm，即通過這種方法將刻蝕開口的寬度從500nm降為358nm ;如果硅的厚度b變?yōu)?00nm時，與有源半導(dǎo)體層相接處的金屬電極寬度c=75nm，即將刻蝕開口的寬度從500nm降為75nm，這樣就通過增加腐蝕工藝大大降低了金屬電極的有效寬度。這種方法不僅不對光刻機(jī)做出嚴(yán)格的要求，而且通過增加硅腐蝕厚度，可以進(jìn)一步降低金屬電極的有效寬度，甚至突破光刻機(jī)的極限。需要指明，這種方法對硅厚度提出了一定限制，在上述例子中，當(dāng)硅厚度達(dá)到或超過353nm時，上述梯形凹槽將變?yōu)槿切伟疾?，即與有源半導(dǎo)體層接觸的金屬電極寬度將降為0o
[0008]以上是基于硅(100)晶向與水平面水平而計算得到斜截面與水平面之間的角度為Θ =55°，為了保證刻蝕形成上述的梯形凹槽，硅(100)晶向與水平面可以成-35?35度的夾角。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括下述步驟:
[0010]1、提供一襯底；
[0011]2、在上述襯底上形成半導(dǎo)體層；
[0012]3、在上述半導(dǎo)體層上形成硅附加層；
[0013]4、在上述硅附加層上形成光刻掩膜層；
[0014]5、在上述硅附加層上部分區(qū)域刻蝕，沿硅(111)晶面形成斜截面，與未被刻蝕的硅(100)晶面構(gòu)成梯形凹槽，刻蝕直至暴露出所述半導(dǎo)體層；
[0015]6、在上述凹槽上沉積金屬形成電極。
[0016]優(yōu)選的，步驟3中，所述硅附加層的(100)晶面與半導(dǎo)體層的水平平面成-35?35度的夾角。
[0017]優(yōu)選的，步驟3中，硅附加層通過沉積、外延生長和晶片鍵合中的一種或幾種方法形成。
[0018]優(yōu)選的，在步驟3前，在硅附加層和半導(dǎo)體層之間插入介質(zhì)層，包括氮化硅、硅鍺氮、硅鋁鎵氮、硅鋁氧、鋁鎂氧氮、硅鋁氮和二氧化硅中的一種或幾種。
[0019]優(yōu)選的，步驟4中，所述光刻掩膜層為光刻膠、氮化硅、硅鍺氮、硅鋁鎵氮、硅鋁氧、鋁鎂氧氮、硅鋁氮和二氧化硅中的一種或幾種。
[0020]優(yōu)選的，步驟6中，先在梯形凹槽中通過沉積金屬形成電極，再去除硅附加層；或先將硅附加層氧化或氮化，把硅附加層完全轉(zhuǎn)化成二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅絕緣介質(zhì)，再在梯形凹槽中形成電極。
[0021]進(jìn)一步的，步驟3形成硅附加層之后，在硅附加層上形成鈍化介質(zhì)層，再在鈍化介質(zhì)層上形成光刻掩膜層，并在附加層刻蝕形成梯形凹槽后對鈍化介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕。
[0022]進(jìn)一步的，步驟6中，在沉積金屬形成電極之前，先沉積介質(zhì)層形成作為金屬電極與半導(dǎo)體層之間的絕緣介質(zhì)層。
[0023]一種通過上述方法制造的半導(dǎo)體器件，包括:[0024]襯底；
[0025]位于所述襯底上的半導(dǎo)體層；
[0026]位于所述半導(dǎo)體層上的刻蝕時各向異性的硅附加層；
[0027]以及在所述硅附加層上刻蝕形成的梯形凹槽和沉積在所述梯形凹槽內(nèi)的電極。
[0028]優(yōu)選的，在所述半導(dǎo)體層和硅附加層之間還設(shè)有鈍化介質(zhì)層。
[0029]優(yōu)選的，所述鈍化介質(zhì)層為氮化硅、硅鍺氮、硅鋁鎵氮、硅鋁氧、鋁鎂氧氮、硅鋁氮和二氧化硅中的一種或幾種。[0030]優(yōu)選的，所述襯底為硅、碳化硅、鍺、藍(lán)寶石上硅或藍(lán)寶石。
[0031]優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體層為硅、鍺、鍺硅、III族砷化物、III族磷化物和III族氮化物中的一種或幾種。
[0032]優(yōu)選的，所述電極形狀為T型或gamma型。
[0033]優(yōu)選的，所述電極具有場板結(jié)構(gòu)。
[0034]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件利用硅附加層所具有的刻蝕過程中各向異性的特點(diǎn)來控制和優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)和形狀，可以改善半導(dǎo)體層的電場分布，從而提高器件的擊穿電壓；同時，也可以有效的減小器件的電極尺寸，進(jìn)一步改善器件的頻率特性
坐寸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關(guān)本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1 (a)是硅(100)晶向與硅(111)晶向的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1 (b)是梯形凹槽剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2 (a)和圖2 (b)~2 (h)是本發(fā)明實(shí)施例1具有硅(100)薄膜半導(dǎo)體掩膜層的半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖及其制作流程圖；
[0038]圖3 (a)、圖3 (b)、圖3 (c)和圖3 (d)是本發(fā)明實(shí)施例2具有硅(100)薄膜半導(dǎo)體層和鈍化介質(zhì)層的半導(dǎo)體器件的制作流程剖面結(jié)構(gòu)變化示意圖；
[0039]圖4是本發(fā)明實(shí)施例3包含鈍化介質(zhì)層和氧化后的附加層的半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖5是本發(fā)明實(shí)施例4電極金屬和有源半導(dǎo)體層之間包含柵介質(zhì)層的半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖6是本發(fā)明實(shí)施例5半導(dǎo)體層和附加層之間包含柵極氧化層的金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(M0SFET)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括下述步驟:
[0043]1、提供一襯底；
[0044]2、在上述襯底上形成半導(dǎo)體層；[0045]3、在上述半導(dǎo)體層上形成硅附加層；
[0046]4、在上述硅附加層上形成光刻掩膜層；
[0047]5、在上述硅附加層上部分區(qū)域刻蝕，沿硅(111)晶面形成斜截面，與未被刻蝕的硅
(100)晶面構(gòu)成梯形凹槽，刻蝕直至暴露出所述半導(dǎo)體層；
[0048]6、在上述凹槽上沉積金屬形成電極。
[0049]優(yōu)選的，步驟3中，所述硅附加層的(100)晶面與半導(dǎo)體層的水平平面成-35~35度的夾角。
[0050]優(yōu)選的，步驟3中，硅附加層通過沉積、外延生長和晶片鍵合中的一種或幾種方法形成。
[0051]優(yōu)選的，在步驟3前，在硅附加層和半導(dǎo)體層之間插入介質(zhì)層，包括氮化硅、硅鍺氮、硅鋁鎵氮、硅鋁氧、鋁鎂氧氮、硅鋁氮和二氧化硅中的一種或幾種。
[0052]優(yōu)選的，步驟4中，所述光刻掩膜層為光刻膠、氮化硅、硅鍺氮、硅鋁鎵氮、硅鋁氧、鋁鎂氧氮、硅鋁氮和二氧化硅中的一種或幾種。
[0053]優(yōu)選的，步驟6中，先在梯形凹槽中通過沉積金屬形成電極，再去除硅附加層；或先將硅附加層氧化或氮化，把硅附加層完全轉(zhuǎn)化成二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅絕緣介質(zhì)，再在梯形凹槽中形成電 極。
[0054]進(jìn)一步的，步驟3形成硅附加層之后，在硅附加層上形成鈍化介質(zhì)層，再在鈍化介質(zhì)層上形成光刻掩膜層，并在附加層刻蝕形成梯形凹槽后對鈍化介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕。
[0055]進(jìn)一步的，步驟6中，在沉積金屬形成電極之前，先沉積介質(zhì)層形成作為金屬電極與半導(dǎo)體層之間的絕緣介質(zhì)層。
[0056]一種通過上述方法制造的半導(dǎo)體器件，包括:
[0057]襯底；
[0058]位于所述襯底上的半導(dǎo)體層；
[0059]位于所述半導(dǎo)體層上的刻蝕時各向異性的硅附加層；
[0060]以及在所述硅附加層上刻蝕形成的梯形凹槽和沉積在所述梯形凹槽內(nèi)的電極。
[0061]優(yōu)選的，在所述半導(dǎo)體層和硅附加層之間還設(shè)有鈍化介質(zhì)層。
[0062]優(yōu)選的，所述鈍化介質(zhì)層為氮化硅、硅鍺氮、硅鋁鎵氮、硅鋁氧、鋁鎂氧氮、硅鋁氮和二氧化硅中的一種或幾種。
[0063]優(yōu)選的，所述襯底為硅、碳化硅、鍺、藍(lán)寶石上硅或藍(lán)寶石。
[0064]優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體層為硅、鍺、鍺硅、III族砷化物、III族磷化物和III族氮化物中的一種或幾種。
[0065]優(yōu)選的，所述電極形狀為T型或gamma型。
[0066]優(yōu)選的，所述電極具有場板結(jié)構(gòu)。
[0067]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0068]實(shí)施例1
[0069]如圖2 (a)所示，半導(dǎo)體器件包括:襯底1 ;在襯底1上的氮化鎵半導(dǎo)體層2 ;在半導(dǎo)體層2上的硅半導(dǎo)體附加層3 ;在附加層3的電極區(qū)域刻蝕形成的凹槽；在所述凹槽處形成的電極4。本實(shí)施例中襯底1可以是硅、碳化硅、鍺、藍(lán)寶石上硅或藍(lán)寶石。本實(shí)施例中半導(dǎo)體器件可以是肖特基二極管，也可以是金屬絕緣體場效應(yīng)晶體管(MISFET)，其中包括金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，也可以是金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MESFET)、高電子遷移率晶體管(HEMT)或異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管(HFET)。本實(shí)施例中半導(dǎo)體層可以是硅、鍺、砷化鎵、氮化鎵、氮化鋁、鋁鎵氮和鋁鎵銦氮中的任意一種或幾種的組合。
[0070]如圖2 (b)、2 (c)、2 (d)、2 (e)、2 (f)、2 (g)和 2 (h)所示，本實(shí)施方式中半導(dǎo)體器件的制造方法是:(1)如圖2 (b)所述，提供一襯底1 ;(2)如圖2 (c)所示，在襯底1上形成半導(dǎo)體層2，其中半導(dǎo)體層2可以包括溝道層和勢壘層接觸形成的異質(zhì)結(jié)，也可以包括不同極性的同質(zhì)半導(dǎo)體(如硅或氮化鎵的任意一種)形成的量子阱結(jié)構(gòu)；(3)如圖2 (d)所示，在半導(dǎo)體層2上形成附加層3，其中，所述附加層可以包括硅(100)薄膜半導(dǎo)體；(4)如圖2 (e)所示，在附加層3上形成光刻掩膜層4; (5)如圖2 (f)所示，通過光刻將光刻掩膜層下方需要刻蝕的部分暴露出來；(6)如圖2 (g)所示，通過刻蝕包括濕法腐蝕，在附加層電極區(qū)域刻蝕形成凹槽；由于硅具有濕法腐蝕過程中各向異性的特點(diǎn)，在(111)方向刻蝕速率較慢，會形成硅(111)面的梯形凹槽；(7)如圖2 (h)所示，去除光刻掩膜層4，在梯形凹槽中通過沉積金屬形成梯形電極5。也可以將附加層中的硅薄膜半導(dǎo)體層進(jìn)行氧化成為二氧化硅，再在形成的梯形凹槽中形成梯形結(jié)構(gòu)的電極5。
[0071]本實(shí)施例中，利用硅附加層在用氫氧化鉀溶液腐蝕時各向異性的特性，即在(100)方向上刻蝕或腐蝕的速率較大，而在(111)方向刻蝕或腐蝕的速率較小，在刻蝕過程中會在硅(111)晶面上形成一個斜面，所形成凹槽的剖面形狀將呈現(xiàn)向下約55度角左右的倒梯形。隨著刻蝕附加層即硅半導(dǎo)體層厚度的增加，刻蝕過程中凹槽剖面的倒梯形的高度也在逐漸增大，因此在倒梯形兩腰向下傾斜角度保持約55度左右不變的情況下，倒梯形下邊即靠近氮化鎵半導(dǎo)體層的邊長將會逐漸減小，導(dǎo)致與氮化鎵半導(dǎo)體層相接觸的電極金屬的有效長度逐漸減小。附加層形成梯形凹槽后，然后在梯形凹槽處沉積電極金屬形成梯形的電極結(jié)構(gòu)。這種方法使我們能夠通過控制刻蝕附加層即硅(100)薄膜半導(dǎo)體層的厚度來改變氮化鎵半導(dǎo)體層相接觸的電極金屬的尺寸，可以有效地的降低電極的等效尺寸，進(jìn)而改善電極的形狀和結(jié)構(gòu)。這種方法可以使得，在不使用電子束光刻機(jī)的條件下，也可以制作出極細(xì)的電極，不僅大大降低對電子束光刻機(jī)的依賴，而且可以最大程度地降低柵極尺寸至深亞微米甚至納米級。
[0072]實(shí)施例2
[0073]該半導(dǎo)體器件包括:襯底1、半導(dǎo)體層2、鈍化層3、附加層4和電極5。本實(shí)施方式不同于實(shí)施例1之處在于，通過在半導(dǎo)體層2和附加層4之間增加鈍化介質(zhì)層3。鈍化介質(zhì)層3可以包括氮化硅、硅鍺氮、硅鋁鎵氮、硅鋁氧、鋁鎂氧氮、硅鋁氮和二氧化硅中的一種或幾種的組合。
[0074]如圖3 (a)、圖3 (b)、圖3 (c)和圖3 (d)所示，在通過刻蝕附加層4即硅(100)薄膜半導(dǎo)體層形成倒梯形電極凹槽之后，可以大大降低電極凹槽的尺寸。然后，再通過刻蝕倒梯形凹槽下方的氮化硅鈍化層3，使刻蝕形成的氮化硅層3的凹槽與附加層4即硅(100)薄膜半導(dǎo)體上的電極凹槽的倒梯形下邊邊長具有相同的尺寸，之后在附加層4和氮化硅層3疊加形成的T型凹槽中沉積金屬形成T型電極5。最后，去除附加層4，形成上端兩側(cè)懸空的T型電極結(jié)構(gòu)5。這種電極結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，由于上述附加層4形成的凹槽呈梯形結(jié)構(gòu)，因而電極下方的附加層比較容易去除，不易殘留。與傳統(tǒng)的兩側(cè)不懸空的Τ型電極結(jié)構(gòu)相t匕，上述方法形成的上端兩側(cè)懸空的Τ型電極結(jié)構(gòu)，由于兩側(cè)介質(zhì)為空氣，具有最低的介電常數(shù)，因而這種結(jié)構(gòu)具有相對較低的寄生電容，有利于提高半導(dǎo)體器件尤其是應(yīng)用于射頻領(lǐng)域的場效應(yīng)晶體管的頻率特性等重要特性。
[0075]實(shí)施例3
[0076]該半導(dǎo)體器件包括:襯底1、半導(dǎo)體層2、鈍化層3、附加層4和電極5。與實(shí)施例2相比，本實(shí)施方式的不同之處在于，如圖4所示，在有源半導(dǎo)體層2和硅附加層4之間增加鈍化介質(zhì)層3，在電極凹槽形成改善結(jié)構(gòu)的電極金屬后，對硅附加層4進(jìn)行氧化生成二氧化硅層4，而不去除硅附加層4。這樣可以在鈍化層3之上增加一層二氧化硅層4，起到介質(zhì)層和保護(hù)層的作用。鈍化介質(zhì)層3可以包括氮化硅、硅鍺氮、硅鋁鎵氮、硅鋁氧、鋁鎂氧氮、硅鋁氮和二氧化硅中的一種或幾種的組合。其他結(jié)構(gòu)和制作方法同實(shí)施例2。
[0077]實(shí)施例4
[0078]該半導(dǎo)體器件包括:襯底1、半導(dǎo)體層2、鈍化層3、附加層4、介質(zhì)層5和電極6。與實(shí)施例3相比,本實(shí)施方式的不同之處在于，如圖5所不,在沉積電極金屬之前，先沉積介質(zhì)層5形成作為金屬電極6與有源半導(dǎo)體層2的絕緣介質(zhì)層，形成絕緣柵的半導(dǎo)體器件。這種方法制作的絕緣柵場效應(yīng)晶體管的優(yōu)點(diǎn)在于，該方法制作的T型柵極結(jié)構(gòu)具有較小的等效尺寸，并且改善柵電極的電荷分布，提高半導(dǎo)體器件的頻率特性和耐壓特性。其他結(jié)構(gòu)和制造方法同實(shí)施例3。
[0079]實(shí)施例5
[0080]該半導(dǎo)體器件包括:襯底1、半導(dǎo)體層2、附加層4和電極31、32、33。與實(shí)施例1相比，本實(shí)施方式的不同之處在于，所述半導(dǎo)體器件是M0SFET，半導(dǎo)體層和附加層之間包含柵極氧化層，所述附加層是硅，所述柵極氧化層是二氧化硅，是由硅附加層氧化而成。如圖6所示，在半導(dǎo)體層2上形成附加層之后，利用硅附加層的刻蝕各向異性，形成梯形電極凹槽，之后將硅附加層氧化成為二氧化硅層，作為MOSFET的柵氧化層。上述方法形成的改善的柵極結(jié)構(gòu)，可以減小柵極的有效尺寸，提高器件的頻率特性等性能。
[0081]綜上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件利用附加層所具有的刻蝕過程中各向異性的特點(diǎn)來控制和優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)和形狀，可以改善半導(dǎo)體層的電場分布，從而提高器件的擊穿電壓；同時，也可以有效的減小器件的電極尺寸，進(jìn)一步改善器件的頻率特性等。
[0082]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0083]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個實(shí)施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，包括下述步驟:(1)提供一襯底；(2)在上述襯底上形成半導(dǎo)體層；(3)在上述半導(dǎo)體層上形成硅附加層；(4)在上述硅附加層上形成光刻掩膜層；(5)在上述硅附加層上部分區(qū)域刻蝕，沿硅(111)晶面形成斜截面，與未被刻蝕的硅(100)晶面構(gòu)成梯形凹槽，刻蝕直至暴露出所述半導(dǎo)體層；(6)在上述凹槽中沉積金屬形成電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于:步驟(3)中，所述硅附加層的(100)晶面與半導(dǎo)體層的水平平面成-35~35度的夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于:步驟(3)中，所述硅附加層通過沉積、外延生長和晶片鍵合中的一種或幾種方法形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于:在步驟(3)前，在硅附加層和半導(dǎo)體層之間插入介質(zhì)層，包括氮化硅、硅鍺氮、硅鋁鎵氮、硅鋁氧、鋁鎂氧氮、硅鋁氮和二氧化硅中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的制造方法，其特征在于:步驟(3)形成硅附加層之后，在硅附加層上形成鈍化介質(zhì)層，再在鈍化介質(zhì)層上形成光刻掩膜層，并在硅附加層刻蝕形成梯形凹槽后對鈍化介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于:步驟(4)中，所述光刻掩膜層為光刻膠、氮化硅、硅鍺氮、硅鋁鎵氮、硅鋁氧、鋁鎂氧氮、硅鋁氮和二氧化硅中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于:步驟(6)中，先在梯形凹槽中通過沉積金屬形成電極，再去除硅附加層；或先將硅附加層氧化，再在梯形凹槽中形成電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于:步驟(6)中，在沉積金屬形成電極之前，先沉積介質(zhì)層形成作為金屬電極與半導(dǎo)體層之間的絕緣介質(zhì)層。
9.一種由權(quán)利要求1所述的制造方法制造的半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括:襯底；位于所述襯底上的半導(dǎo)體層；位于所述半導(dǎo)體層上的刻蝕時各向異性的硅附加層；以及在所述硅附加層上刻蝕形成的梯形凹槽和沉積在所述梯形凹槽內(nèi)的電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:在所述硅附加層之上還設(shè)有鈍化介質(zhì)層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述鈍化介質(zhì)層為氮化硅、硅鍺氮、硅鋁鎵氮、硅鋁氧、鋁鎂氧氮、硅鋁氮和二氧化硅中的一種或幾種。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述襯底為硅、碳化硅、鍺、藍(lán)寶石上硅或藍(lán)寶石。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述半導(dǎo)體層為硅、鍺、鍺硅、III族砷化物、III族磷化物和III族氮化物中的一種或幾種。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述電極形狀為T型或 型。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述電極具有場板結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L29/423GK103632948SQ201310726666
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】程凱 申請人:蘇州晶湛半導(dǎo)體有限公司