一种MOS场效应晶体管制造技术

本实用新型专利技术提供了一种MOS场效应晶体管，包括源区，漏区，栅区，沟道区及半导体衬底区，源区、漏区和沟道区形成为晶体管的有源区，有源区外环绕设置有隔离区，栅区包括位于有源区所在平面的上方的闭合环形部分，源区和漏区分别位于该闭合环形部分的内外，栅区还包括延伸部分，该延伸部分从闭合环形部分、在第一直线方向上延伸覆盖至隔离区，位于隔离区上的栅区的延伸部分用来做电学引出。优化地，本实用新型专利技术所提供的MOS场效应晶体管，栅区的延伸部分位于闭合环形部分的两侧，且栅区的延伸部分与闭合环形部分在与第一直线方向垂直的第二直线方向上的最大外边界间距等宽。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种MOS场效应晶体管结构。更具体的是，本技术涉及一种带有闭合栅区域的场效应晶体管。
技术介绍
常规的场效应晶体管一般由源区(source)，漏区(drain)，栅区(gate)和体区/衬底(body/substrate)组成，器件有效工作区(通常称为有源区active，包括源区、漏区和沟道区)通过隔离区(通常是SiO2材料)与相邻的元件隔开，由于栅区一般呈两端被隔离区隔断的直线构型，相应地，决定于栅区构型的、器件工作的关键区域-沟道区也会与隔离区接触相连。然而，作为隔离区的SiO2材料很容易俘获电荷或者带电缺陷，这些电荷或缺陷，一方面由来自场效应管制备的过程中产生的电荷或缺陷，另一方面，当器件暴露在高能环境中，高能粒子能够在SiO2中碰撞电离而产生额外的电荷，这种额外的电荷将改变场效应管边缘区域的电势分布，从而影响其性能，例如导致边缘区泄露电流增大，或者阈值电压漂移等问题。尤其当器件尺寸比较小时，边缘寄生管很容易影响晶体管的整体性能，使器件性能不可预测，甚至影响器件的可靠性。针对上述问题，现有常规的做法是将场效应晶体管栅区设置为环形，源区和漏区分别设置于环形的内外两侧(或外内两侧)如图1所示，由此相应地，由栅区构型决定的、晶体管的环形沟道区域将远离隔离区，从而不会受到隔离区电荷变化的影响，同时还能够提升单位面积上晶体管的有效宽度。不过采用这种结构也会存在一些问题，如当闭合弯曲的栅区结构存在锐角时，会造成电场聚集，局部电场强度高企，影响器件电流均匀性以及可靠性；此外，栅区电学引出也会带来一些问题。若直接从环形闭合栅上做电学引出的话，既会带来栅长不能缩小/栅条不均匀的问题，同时栅介质容易受到制程中产生的电荷影响(如等离子体损伤)而可靠性能变差；而栅延伸到隔离区引出的话，也会带来器件有效宽度变小的问题。此外，在环形栅区结构中，虽然电流四周流向有利于获得更高的电流密度，但是各向电流并不均匀，进而每个方向有效地沟道宽度计算、以及拐角沟道区域计算也存在问题，这对器件建模，尤其是建立可拓展模型带来非常大的挑战。此外，由于栅区四条边都可以同时工作，器件的宽长比也很难做的比较小。
技术实现思路
针对以上问题，本技术提供了一种MOS场效应晶体管，包括源区，漏区，栅区，沟道区及半导体衬底区，源区、漏区和沟道区形成为晶体管的有源区，有源区外环绕设置有隔离区，栅区包括位于有源区所在平面的上方的闭合环形部分，源区和漏区分别位于该闭合环形部分的内外或外内，栅区还包括延伸部分，该延伸部分从闭合环形部分、在第一直线方向上延伸覆盖至隔离区，位于隔离区上的栅区的延伸部分用来做电学引出。更优地，本技术所提供的MOS场效应晶体管，栅区的延伸部分位于闭合环形部分的一侧。更优地，本技术所提供的MOS场效应晶体管，栅区的延伸部分位于闭合环形部分的两侧。更优地，本技术所提供的MOS场效应晶体管，栅区的延伸部分与闭合环形部分在与第一直线方向垂直的第二直线方向上的最大外边界间距等宽。更优地，本技术所提供的MOS场效应晶体管，闭合环形部分可为方形、圆形或任意多边形，且闭合环形部分的拐角均为圆角。更优地，本技术所提供的MOS场效应晶体管，漏区位于闭合环形部分的内侧，源区位于闭合环形部分的外侧。更优地，本技术所提供的MOS场效应晶体管，沟道区在第二直线方向上的长度为5nm至20μm。更优地，本技术所提供的MOS场效应晶体管，沟道区在第一直线方向上、与隔离区与有源区的边界的距离为5nm至10μm。更优地，本技术所提供的MOS场效应晶体管，半导体衬底为SOI/SOS硅片或者大块的体硅片。更优地，本技术所提供的MOS场效应晶体管，栅区的闭合环形部分外的有源区的电学引出，设置在栅区的延伸部分的左右两侧中的一侧或两侧。采用上述结构，一方面，将源区和漏区分别设置于闭合环形部分的内外两侧，使晶体管器件的有效沟道区远离有源区和隔离区的交界，从而避免了泄露电流、阈值电压漂移或其他边缘寄生效应的影响；另一方面，与常规的环栅结构不同，通过在第一直线方向上将栅区覆盖至隔离区，使得沟道区内大部分的载流子移动均沿与第一直线方向垂直的第二直线方向进行，从而最大程度的减少了电流均匀性不同的技术问题，进一步地，通过拐角圆弧化，更帮助解决了拐角沟道区带来的电流集中问题以及很难可拓展建模的问题，给设计带来方便；第三，采用本技术技术方案的场效应晶体管，可以将栅区加宽后再做电学引出，不仅有利于降低栅电阻，而且相对于在沟道区上方的栅区做电学引出的常规工艺、本技术在工艺流程上避免制作引出电极对沟道区的影响。同时，由于位于栅区的延伸部分两侧的有源区可以同时使用或者单独使用，给设计带来更大方便，且单独使用时，有利于满足较小宽长比的器件需求。此外，将源区设置于栅区的闭合环形部分的外部，采用源区宽度大于漏区宽度的设计，有利于降低源区电阻，增大器件驱动能力。附图说明图1为现有的具有水平环栅的场效应管的俯视图；图2为本技术所提供的MOS场效应晶体管的第一实施例的俯视图；图3为本技术所提供的MOS场效应晶体管的第二实施例的俯视图。标号说明1-栅区，2-源区，3-漏区，4-引线孔，5-栅区下的有效沟道区。11-栅区的闭合环形部分，12-栅区的延伸部分具体实施方式现在结合附图，详细介绍本技术的较佳实施方式。虽然本技术的描述将结合此较佳实施方式一起介绍，但这并不代表此技术的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作技术介绍的目的是为了覆盖基于本技术的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本技术的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本技术也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本技术的重点，有些具体细节将在描述中被省略。另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”，是基于该附图的空间位置而定义的，不应理解为对本技术的限制。【第一实施例】图2为本技术所提供的一种MOS场效应晶体管的俯视图。该MOS场效应管位于半导体衬底的表面，包括源区2、漏区3、栅区1、衬底区及栅区1下的沟道区5，该晶体管的各个有源区间通过隔离区(图中未示)分隔。栅区1包括闭合环形部分11和两个延伸部分12，闭合环形部分11位于晶体管有源区所在平面的上部，两个延伸部分12在Y-Y’方向上(称为第一直线方向)分别位于闭合环形部分11的两侧，且均以与闭合环形部分11在X-X’(称为第二直线方向)向最大外围等宽的宽度、延伸至覆盖部分隔离区，如图2所示，Y-Y’向与X-X’向垂直。漏区3位于栅区1的闭合环形部分11的内侧，相应地，源区2位于该闭合环形部分11的外侧，且该源区2被栅区的延伸部分12分隔成左右两侧。本领域的技术人员熟知，栅区与有源区的重叠的区域为晶体管的沟道区，在本技术所提供的MOS场效应晶体管中，由于栅区的延伸部分两侧均为同性有源区，在本例中延伸部分12的两侧均为源区2，因此该晶体管的有效沟道区5仅分布在与Y-Y’平行的、栅区1的闭合环形部分11的下方，如图2所示。在本例中，由于有效沟道区5被限制为两段Y-Y’向的区域，所以沟道区5内的载流子的移动方向均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MOS场效应晶体管，包括源区，漏区，栅区，沟道区，隔离区及半导体衬底区，所述源区、漏区和沟道区形成为所述晶体管的有源区，所述有源区外环绕设置有隔离区，所述栅区包括位于所述有源区上方的闭合环形部分，所述源区和所述漏区分别位于所述闭合环形部分的内外或外内，其特征在于，所述栅区还包括延伸部分，所述延伸部分从所述闭合环形部分、在第一直线方向上延伸覆盖至隔离区，位于所述隔离区上的所述栅区的延伸部分用来做所述栅区的电学引出。

【技术特征摘要】
1.一种MOS场效应晶体管，包括源区，漏区，栅区，沟道区，隔离区及半导体衬底区，所述源区、漏区和沟道区形成为所述晶体管的有源区，所述有源区外环绕设置有隔离区，所述栅区包括位于所述有源区上方的闭合环形部分，所述源区和所述漏区分别位于所述闭合环形部分的内外或外内，其特征在于，所述栅区还包括延伸部分，所述延伸部分从所述闭合环形部分、在第一直线方向上延伸覆盖至隔离区，位于所述隔离区上的所述栅区的延伸部分用来做所述栅区的电学引出。2.如权利要求1所述的MOS场效应晶体管，其特征在于，所述栅区的所述延伸部分位于所述闭合环形部分的一侧。3.如权利要求1所述的MOS场效应晶体管，其特征在于，所述栅区的所述延伸部分位于所述闭合环形部分的两侧。4.如权利要求1或2或3所述的MOS场效应晶体管，其特征在于，所述栅区的所述延伸部分与所述闭合环形部分在与所述第一直线方向垂直的第二直线方向上的最大外边...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖韩，陆梅君，田意，董业民，高腾，陈弼梅，
申请(专利权)人：上海新微科技服务有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31