一种3D金属氧化物半导体场效应晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种3D金属氧化物半导体场效应晶体管及其制造方法，其属于晶体管领域的技术，包括：硼磷硅玻璃层，所述硼磷硅玻璃层设置于所述外延层上方；所述阱区内依次设有漏极、栅极、源极和衬底极；所述栅极包括：第一导片，所述第一导片设置于所述硼磷硅玻璃层上表面；第一导柱，所述第一导柱穿设于所述硼磷硅玻璃层中；多晶硅体，所述多晶硅体横截面为V字形，所述多晶硅体的尖端嵌设于所述外延层中；所述第一导柱两端分别与所述第一导片和所述多晶硅体相连。该技术方案的有益效果是：本发明专利技术加长了导电沟道，增强了栅极的控制的效果，降低了漏电流与功耗，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种3D金属氧化物半导体场效应晶体管及其制造方法
本专利技术涉及的是一种晶体管领域的技术，具体是一种3D金属氧化物半导体场效应晶体管及其制造方法。
技术介绍
MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)是目前应用最广的一种半导体器件。典型的MOSFET器件结构由PMOSFET和NMOSFET组成，每个MOSFET有源极(Source，S)，漏极(Drain，D)，栅极(Gate，G)，衬底(Bulk，B)四端。以NMOSFET为例，其工作原理为，当其栅极加正电压时，电流可以从漏极流向源极，此时可定义其状态为“1”；当其栅极不加电压时，电流无法从漏极流向源极，此时可定义其状态为“0”。PMOSFET的工作原理与NMOSFET类似，当其栅极加正电压时，电流无法从漏极流向源极，此时可定义其状态为“0”；当其栅极不加电压时，电流可以从漏极流向源极，此时可定义其状态为“1”。这样，一个MOSFET就可以存储两种不同的状态，即电脑中的“1位”。目前，一块集成电路芯片上可以集成数十亿个MOSFET，就代表数十亿个“0”与“1”，再用金属导线将这数十亿个MOSFET的源极、漏极5以及栅极链接起来，电子信号在这数十亿个“0”与“1”之间流通就进行运算，最后得到使用者想要达到的各种目的。随着人们对集成电路的要求越来越高，集成电路的工艺制程不断进步。工艺制程的进步能够带来性能的提升，功耗、成本的降低，也会带来设计、制造方面难度的急速加剧。随着工艺制程的不断缩小，尤其是在20nm以后，漏极与源极之间导电沟道的距离太短，有可能产生漏电，与此同时，原先漏极与源极之间的电流能否通过与否是由栅极来控制的，而栅极长度越来越小导致栅极与导电沟道间的接触面积也越来越小，导致栅极对漏极与源极之间电流的控制力也越来越小，这会极大影响电路的性能与可靠性。在这种情况下，各自新技术应运而生，其中最具代表性的两项就是FINFET(FinField-EffectTransistor，鳍式场效应晶体管)和FD-SOI(FullyDepletedSiliconOnInsulator，全耗尽绝缘体上硅)。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种3D金属氧化物半导体场效应晶体管及其制造方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及一种3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，预先制备一衬底层，并在所述衬底层的上表面制备一外延层，还包括以下步骤：步骤S1，在预设位置进行深沟槽隔离，刻蚀出隔离深槽并作为栅极位置；步骤S2，在所述外延层设置第一导电类型的阱区和第二导电类型的阱区；步骤S3，在所述隔离深槽中两侧及底部先形成隔离层，然后在所述隔离深槽中填充多晶硅体；步骤S4，在所述阱区内的漏极、源极、衬底极和所述栅极处形成二硅化钛层；步骤S5，进行硼磷硅玻璃淀积以形成硼磷硅玻璃层，并在所述硼磷硅玻璃层中设置组成所述漏极、所述源极、所述栅极和所述衬底极的导柱以及导片。优选的，该3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，所述步骤S3具体包括以下步骤：步骤S31，在所述外延层生长二氧化硅绝缘层；步骤S32，进行多晶硅淀积，使得所述隔离深槽中形成所述多晶硅体，而后氧化所述多晶硅体表面；步骤S33，进行氮化硅的淀积，而后刻蚀掉水平面的氮化硅，在所述多晶硅体两侧形成隔离侧墙。优选的，该3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，所述步骤S5具体包括以下步骤：步骤S51，淀积形成所述硼磷硅玻璃层后，进行CMP剖光；步骤S52，在所述硼磷硅玻璃刻蚀出容纳第一导柱、第二导柱、第三导柱和第四导柱的接触孔，在所述接触孔淀积出所述第一导柱、所述第二导柱、所述第三导柱和所述第四导柱；步骤S53，在所述硼磷硅玻璃层表面进行金属淀积及刻蚀，形成与所述第一导柱相连的第一导片、与所述第二导柱相连的第二导片、与所述第三导柱相连的第三导片以及与所述第四导柱相连的第四导片。优选的，该3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，所述衬底层为高掺杂半导体，所述外延层为低掺杂半导体。优选的，该3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，在步骤S1之前，在所述外延层的表面进行浅槽隔离，以形成若干隔离浅槽，所述深沟槽隔离的位置为所述隔离浅槽处。优选的，该3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，所述隔离深槽的横截面为V字形。优选的，该3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，所述第一导柱、所述第二导柱、所述第三导柱和所述第四导柱均为钨金属。优选的，该3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，所述第一导片、所述第二导片、所述第三导片和所述第四导片均为钨金属。本专利技术涉及一种3D金属氧化物半导体场效应晶体管，其中，包括：衬底层，由具有第一导电类型的半导体材质形成；外延层，所述外延层设置于所述衬底层上方，所述外延层的导电类型与所述衬底层的导电类型相同，所述外延层内设有第一导电类型的阱区和第二导电类型的阱区；硼磷硅玻璃层，所述硼磷硅玻璃层设置于所述外延层上方；所述阱区内依次设有漏极、栅极、源极和衬底极；所述栅极包括：第一导片，所述第一导片设置于所述硼磷硅玻璃层上表面；第一导柱，所述第一导柱穿设于所述硼磷硅玻璃层中；多晶硅体，所述多晶硅体横截面为V字形，所述多晶硅体的尖端嵌设于所述外延层中。优选的，该3D金属氧化物半导体场效应晶体管，其中，所述漏极包括：第二导片，所述第二导片设置于所述硼磷硅玻璃层表面；第二导柱，所述第二导柱穿设于所述硼磷硅玻璃层中，所述第二导柱两端分别与所述第二导片和所述外延层相连；所述源极包括：第三导片，所述第三导片设置于所述硼磷硅玻璃层表面；第三导柱，所述第三导柱穿设于所述硼磷硅玻璃层中，所述第三导柱两端分别与所述第三导片和所述外延层相连；所述衬底极包括：第四导片，所述第四导片设置于所述硼磷硅玻璃层表面；第四导柱，所述第四导柱穿设于所述硼磷硅玻璃层中，所述第四导柱两端分别与所述第四导片和所述外延层相连。上述技术方案的有益效果是：本专利技术加长了导电沟道，增强了栅极的控制的效果，降低了漏电流与功耗，降低了生产成本。附图说明图1为本专利技术的较佳的实施例中，一种3D金属氧化物半导体场效应晶体管结构示意图；图2为本专利技术的较佳的实施例中，3DNMOSFET输出特性曲线；图3为本专利技术的较佳的实施例中，3DNMOSFET转移特性曲线；图4为本专利技术的较佳的实施例中，3DPMOSFET输出特性曲线；图5为本专利技术的较佳的实施例中，3DPMOSFET转移特性曲线；图6为本专利技术的较佳的实施例中，一种3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法流程示意图；图7为本专利技术的较佳的实施例中，步骤S3具体步骤流程示意图；图8为本专利技术的较佳的实施例中，步骤S5具体步骤流程示意图；图9为本专利技术的较佳的实施例中，淀积二氧化硅示意图；图10为本专利技术的较佳的实施例中，深沟槽隔离示意图；图11为本专利技术的较佳的实施例中，第一导电类型的阱区和第二导电类型的阱区位置示意图；图12为本专利技术的较佳的实施例中，二氧化硅绝缘层位置示意图；图13为本专利技术的较佳的实施例中，多晶硅体位置示意图；图14为本专利技术的较佳的实施例中，隔离侧墙位置示意图；图15为本专利技术的较佳的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，其特征在于，预先制备一衬底层，并在所述衬底层的上表面制备一外延层，还包括以下步骤：步骤S1，在预设位置进行深沟槽隔离，刻蚀出隔离深槽并作为栅极位置；步骤S2，在所述外延层设置第一导电类型的阱区和第二导电类型的阱区；步骤S3，在所述隔离深槽中两侧及底部先形成隔离层，然后在所述隔离深槽中填充多晶硅体；步骤S4，在所述阱区内的漏极、源极、衬底极和所述栅极处形成二硅化钛层；步骤S5，进行硼磷硅玻璃淀积以形成硼磷硅玻璃层，并在所述硼磷硅玻璃层中设置组成所述漏极、所述源极、所述栅极和所述衬底极的导柱以及导片。

【技术特征摘要】
1.一种3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，其特征在于，预先制备一衬底层，并在所述衬底层的上表面制备一外延层，还包括以下步骤：步骤S1，在预设位置进行深沟槽隔离，刻蚀出隔离深槽并作为栅极位置；步骤S2，在所述外延层设置第一导电类型的阱区和第二导电类型的阱区；步骤S3，在所述隔离深槽中两侧及底部先形成隔离层，然后在所述隔离深槽中填充多晶硅体；步骤S4，在所述阱区内的漏极、源极、衬底极和所述栅极处形成二硅化钛层；步骤S5，进行硼磷硅玻璃淀积以形成硼磷硅玻璃层，并在所述硼磷硅玻璃层中设置组成所述漏极、所述源极、所述栅极和所述衬底极的导柱以及导片。2.根据权利要求1所述的3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，其特征是，所述步骤S3具体包括以下步骤：步骤S31，在所述外延层生长二氧化硅绝缘层；步骤S32，进行多晶硅淀积，使得所述隔离深槽中形成所述多晶硅体，而后氧化所述多晶硅体表面；步骤S33，进行氮化硅的淀积，而后刻蚀掉水平面的氮化硅，在所述多晶硅体两侧形成隔离侧墙。3.根据权利要求1所述的3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，其特征是，所述步骤S5具体包括以下步骤：步骤S51，淀积形成所述硼磷硅玻璃层后，进行CMP剖光；步骤S52，在所述硼磷硅玻璃刻蚀出容纳第一导柱、第二导柱、第三导柱和第四导柱的接触孔，在所述接触孔淀积出所述第一导柱、所述第二导柱、所述第三导柱和所述第四导柱；步骤S53，在所述硼磷硅玻璃层表面进行金属淀积及刻蚀，形成与所述第一导柱相连的第一导片、与所述第二导柱相连的第二导片、与所述第三导柱相连的第三导片以及与所述第四导柱相连的第四导片。4.根据权利要求1所述的3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，其特征是，所述衬底层为高掺杂半导体，所述外延层为低掺杂半导体。5.根据权利要求1所述的3D金属氧化物半导体场效应晶体管制造方法，其特征是，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈邦明，王本艳，景蔚亮，黄添益，
申请(专利权)人：上海新储集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31