一种金属氧化物场效应晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种金属氧化物场效应晶体管的制作方法，包括：在衬底上由下至上依次形成有绝缘层、第一电极、牺牲层、第二电极、结构层，牺牲层的厚度按照沟道的预设长度来确定；刻蚀牺牲层的边缘，使得在牺牲层的边缘以及在第一电极与第二电极之间形成横向沟槽；在横向沟槽内形成金属氧化物半导体层，使得横向沟槽形成金属氧化物的沟道；在所述沟道所在的区域形成栅电极，通过牺牲层的厚度来控制沟道长度，通过控制沟道的长度，使场效应晶体管对操作电压进行有效控制。

A metal oxide FET and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
一种金属氧化物场效应晶体管及其制作方法
本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及一种金属氧化物场效应晶体管及其制作方法。
技术介绍
场效应晶体管(FieldEffectTransistor，FET)主要包括结型场效应晶体管(JunctionField-EffectTransistor，JFET)和金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxidesemiconductorFET，MOS-FET)，场效应晶体管属于电压控制型半导体器件。现有的平面MOS场效应晶体管由于受到工艺条件和设备等因素的限制，在形成小尺寸沟道的制作过程中，受平面面积的限制，工艺比较复杂，而垂直沟道场效应晶体管可以实现小尺寸沟道的形成，因此，该垂直沟道场效应晶体管是继平面MOS场效应晶体管之后最有潜力的新型器件之一。目前现有的垂直沟道场效应晶体管是通过刻蚀硅台和离子注入来形成沟道的，但是，由于注入的结深不容易控制，因此，形成的沟道的尺寸也难以得到控制，这样，无法实现对特定电压的控制。因此，如何对场效应晶体管中形成沟道的尺寸进行有效控制是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的金属氧化物场效应晶体管及其制作方法。一方面，本专利技术实施例提供了一种金属氧化物场效应晶体管的制作方法，包括：在衬底上由下至上依次形成绝缘层、第一电极、牺牲层、第二电极、结构层，其中，所述牺牲层的厚度按照沟道的预设长度来确定；>刻蚀所述牺牲层的边缘，使得在所述牺牲层的边缘以及在所述第一电极与所述第二电极之间形成横向沟槽；在所述横向沟槽内形成金属氧化物半导体层，使得所述横向沟槽形成金属氧化物的沟道；在所述沟道所在的区域上形成栅电极。进一步地，所述在所述沟道所在的区域上形成栅电极，具体包括：在所述结构层上方的预设区域对应的第一投影区域上形成栅介质层；在所述栅介质层上形成栅电极，以使所述栅电极位于所述沟道所在的区域上。进一步地，所述预设区域对应的第一投影区域完全覆盖所述第二电极的第二投影区域与所述第一电极的第三投影区域的重叠区域。进一步地，所述在衬底上由下至上依次形成有绝缘层、第一电极、牺牲层、第二电极、结构层，其中，所述牺牲层的厚度满足预设厚度，具体包括：在所述衬底上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成沟槽，并在所述沟槽内填充所述第一电极；在所述第一电极和所述绝缘层形成的平面上形成所述牺牲层，所述牺牲层的厚度按照沟道的预设长度来确定；在所述牺牲层上形成第二电极；在所述第二电极上形成结构层。进一步地，在衬底上由下至上依次形成有绝缘层、第一电极、牺牲层、第二电极、结构层之后，还包括：对所述牺牲层、第二电极、结构层进行图形化，形成图形化结构。进一步地，所述在所述横向沟槽内形成金属氧化物半导体层，使得所述横向沟槽形成金属氧化物的沟道，具体包括：在所述结构层上方、所述第二电极的边缘、所述横向沟槽内、所述第一电极上方以及所述绝缘层上方形成金属氧化物半导体层，使得所述横向沟槽形成金属氧化物的沟道；去除除所述横向沟槽之外的其他区域的所述金属氧化物半导体层，保留所述横向沟槽内的所述金属氧化物半导体层。进一步地，所述牺牲层具体采用如下任意一种：SiOx层和SiNx层。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种金属氧化物场效应晶体管，包括：由下至上的衬底、绝缘层、第一电极、牺牲层、第二电极、结构层、栅介质层以及栅电极，其中，牺牲层的厚度按照沟道的预设长度来确定；在所述牺牲层的边缘以及在所述第一电极与所述第二电极之间形成金属氧化物的沟道；所述栅电极位于所述沟道所在的区域上。进一步地，还包括：栅介质层；所述栅介质层位于所述结构层上方的预设区域对应的第一投影区域。进一步地，所述预设区域对应的第一投影区域完全覆盖所述第二电极的第二投影区域与所述第一电极的第三投影区域的重叠区域。本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本专利技术提供一种金属氧化物场效应晶体管的制作方法，包括：在衬底上由下至上依次形成绝缘层、第一电极、牺牲层、第二电极结构层，其中，牺牲层的厚度按照沟道的预设长度确定，刻蚀牺牲层的边缘，使得牺牲层的边缘以及在第一电极、第二电极之间形成横向沟槽，在所述横向沟槽内形成金属氧化物半导体层，使得横向沟槽形成金属氧化物的沟道，在沟道所在的区域形成栅电极，通过按照沟道的预设长度形成牺牲层的厚度，在形成金属氧化物的沟道时，可以得到预设尺寸的沟道，进而通过控制沟道的尺寸，实现该金属氧化物场效应晶体管对操作电压的有效控制。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：图1示出了本专利技术实施例中金属氧化物场效应晶体管的制作方法的步骤流程示意图；图2～图8示出了本专利技术实施例中形成该金属氧化物场效应晶体管的各步骤的结构示意图；图9示出了本专利技术实施例中金属氧化物场效应晶体管俯视结构示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例一本专利技术实施例提供了一种金属氧化物场效应晶体管的制作方法，如图1所示，包括：S101，在衬底上由下至上依次形成绝缘层、第一电极、牺牲层、第二电极、结构层，其中，该牺牲层的厚度按照沟道的预设长度来确定；S102、刻蚀牺牲层的边缘、使得牺牲层的边缘以及第一电极与第二电极之间形成两个横向沟槽；S103，在横向沟槽内形成金属氧化物半导体层，使得横向沟槽形成金属氧化物的沟道；S104，在沟道所在的区域上形成栅电极。对形成该金属氧化物场效应晶体管的各个步骤通过图示进行详细说明。S101中，具体包括：在衬底901上形成绝缘层902，如图2所示。具体的实施方式中，在衬底901上沉积绝缘层902，该绝缘层902具体采用如下任意一种：SiO2层和HfOx层。接着，如图3所示，在绝缘层902上形成沟槽903，并在该沟槽903内填充第一电极904。具体地，在该绝缘层902上采用刻蚀的方式形成沟槽903，在该沟道903内填充第一电极904，该第一电极可作为源极或者漏极。然后，如图4所示，在该第一电极904和绝缘层902形成的平面上形成牺牲层905，使得该牺牲层905的厚度按照沟道的预设长度来确定。该牺牲层905具体采用如下任意一种：SiOX层和SiNX层。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属氧化物场效应晶体管的制作方法，其特征在于，包括：/n在衬底上由下至上依次形成绝缘层、第一电极、牺牲层、第二电极、结构层，其中，所述牺牲层的厚度按照沟道的预设长度来确定；/n刻蚀所述牺牲层的边缘，使得在所述牺牲层的边缘以及在所述第一电极与所述第二电极之间形成横向沟槽；/n在所述横向沟槽内形成金属氧化物半导体层，使得所述横向沟槽形成金属氧化物的沟道；/n在所述沟道所在的区域上形成栅电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属氧化物场效应晶体管的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底上由下至上依次形成绝缘层、第一电极、牺牲层、第二电极、结构层，其中，所述牺牲层的厚度按照沟道的预设长度来确定；
刻蚀所述牺牲层的边缘，使得在所述牺牲层的边缘以及在所述第一电极与所述第二电极之间形成横向沟槽；
在所述横向沟槽内形成金属氧化物半导体层，使得所述横向沟槽形成金属氧化物的沟道；
在所述沟道所在的区域上形成栅电极。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述沟道所在的区域上形成栅电极，具体包括：
在所述结构层上方的预设区域对应的第一投影区域上形成栅介质层；
在所述栅介质层上形成栅电极，以使所述栅电极位于所述沟道所在的区域上。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设区域对应的第一投影区域完全覆盖所述第二电极的第二投影区域与所述第一电极的第三投影区域的重叠区域。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在衬底上由下至上依次形成有绝缘层、第一电极、牺牲层、第二电极、结构层，其中，所述牺牲层的厚度满足预设厚度，具体包括：
在所述衬底上形成绝缘层；
在所述绝缘层上形成沟槽，并在所述沟槽内填充所述第一电极；
在所述第一电极和所述绝缘层形成的平面上形成所述牺牲层，所述牺牲层的厚度按照沟道的预设长度来确定；
在所述牺牲层上形成第二电极；
在所述第二电极上形成结构层。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在衬底上由下...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，刘明，胡媛，张凯平，张培文，路程，赵盛杰，刘琦，吕杭炳，谢常青，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11