减少侧边漏电的SOI场效应晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种减少侧边漏电的SOI场效应晶体管及其制备方法，该晶体管包括：具有底衬底、绝缘层及呈半导体岛的顶半导体层的图形化SOI衬底，绝缘层中具有凹槽，凹槽包括沿第二方向延伸的主体凹槽及沿第一方向延伸且位于主体凹槽的两端并与其连通的至少一个扩展凹槽；半导体岛完全覆盖凹槽，半导体岛包括沿第一方向延伸的第一半导体层及沿第二方向延伸的第二半导体层，第二半导体层包括位于主体凹槽上方的第二主体半导体层及覆盖扩展凹槽的第二扩展半导体层；形成于半导体岛的第二半导体层上的栅极结构；形成于第一半导体层两端的源区及漏区。通过在主体凹槽的两端设置与之连通的扩展凹槽，有效增加了漏电电阻，降低凹槽的侧边漏电。

【技术实现步骤摘要】
减少侧边漏电的SOI场效应晶体管及其制备方法
本专利技术属于半导体设计及制造领域，特别是涉及一种减少侧边漏电的SOI场效应晶体管及其制备方法。
技术介绍
SOI衬底的场效应晶体管具有良好的抗单粒子效应，但由于SOI结构中，绝缘层(BOX层)在高能粒子入射时，容易累积较多的正电荷，该正电荷在SOI顶层硅中引起了寄生导电沟道，从而引入了漏电流，使器件的电学性能发生漂移。该效应称为总剂量效应，总剂量效应是高能粒子辐照环境下，SOI晶体管失效的主要原因。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种减少侧边漏电的SOI场效应晶体管及其制备方法，用于解决现有技术中SOI场效应晶体管对总剂量效应有较大幅度的响应而造成漏电甚至失效等的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种减少侧边漏电的SOI场效应晶体管的制备方法，所述制备方法包括步骤：提供一图形化SOI衬底，所述图形化SOI衬底包括底衬底、绝缘层及顶半导体层，所述顶半导体层下方的所述绝缘层中具有凹槽，所述凹槽包括沿第二方向延伸的主体凹槽及沿第一方向延伸的至少一个扩展凹槽，且所述扩展凹槽位于所述主体凹槽的两端并与其连通，所述顶半导体层为第一导电类型轻掺杂或第二导电类型轻掺杂或未掺杂；刻蚀所述顶半导体层，以形成类“十字形”半导体岛，所述半导体岛完全覆盖所述凹槽，所述半导体岛包括沿所述第一方向延伸的第一半导体层及沿所述第二方向延伸的第二半导体层，所述第二半导体层包括位于所述主体凹槽上方的第二主体半导体层及覆盖所述扩展凹槽的第二扩展半导体层；于所述半导体岛上形成包括栅介质层及栅金属层的栅极结构、第二导电类型的源区及第二导电类型的漏区，其中，所述源区及所述漏区形成于所述第一半导体层的两端。可选地，形成所述栅极结构、所述源区及所述漏区之前还包括：对所述第二半导体层两端进行离子注入以形成第一导电类型重掺杂区的步骤，所述第一导电类型重掺杂区大于所述第二半导体层与所述绝缘层的交叠区域。可选地，所述顶半导体层为第一导电类型轻掺杂，所述第一导电类型重掺杂区的掺杂浓度大于所述顶半导体层的掺杂浓度的2个数量级以上。可选地，形成所述第一导电类型重掺杂区之前，还包括在所述半导体岛上沉积注入缓冲层的步骤。可选地，形成所述栅极结构后，还包括于所述栅极结构的侧面制作栅极侧墙的步骤。可选地，所述凹槽贯穿所述绝缘层或未贯穿所述绝缘层。可选地，所述扩展凹槽为弧形凹槽。可选地，所述主体凹槽中设置有支撑结构，所述支撑结构与所述主体凹槽相连或断开。本专利技术还提供一种减少侧边漏电的SOI场效应晶体管，所述SOI场效应晶体管包括：图形化SOI衬底，所述图形化SOI衬底包括底衬底、绝缘层及顶半导体层，所述顶半导体层下方的所述绝缘层中具有凹槽，所述凹槽包括沿第二方向延伸的主体凹槽及沿第一方向延伸的至少一个扩展凹槽，且所述扩展凹槽位于所述主体凹槽的两端并与其连通；所述顶半导体层为第一导电类型轻掺杂或第二导电类型轻掺杂或未掺杂，所述顶半导体层呈类“十字形”半导体岛，所述半导体岛完全覆盖所述凹槽，所述半导体岛包括沿所述第一方向延伸的第一半导体层及沿所述第二方向延伸的第二半导体层，所述第二半导体层包括位于所述主体凹槽上方的第二主体半导体层及覆盖所述扩展凹槽的第二扩展半导体层；栅极结构，对应所述凹槽形成于所述半导体岛的所述第二半导体层上；第二导电类型的源区及第二导电类型的漏区，形成于所述第一半导体层的两端。可选地，所述SOI场效应晶体管还包括：第一导电类型重掺杂区，且所述第一导电类型重掺杂区大于所述第二半导体层与所述绝缘层的交叠区域。可选地，所述顶半导体层为第一导电类型轻掺杂，所述第一导电类型重掺杂区的掺杂浓度大于所述顶半导体层的掺杂浓度的2个数量级以上。可选地，所述栅极结构的侧面还制作有栅极侧墙。可选地，所述凹槽贯穿所述绝缘层或未贯穿所述绝缘层。可选地，所述扩展凹槽为弧形凹槽。可选地，所述主体凹槽中设置有支撑结构，所述支撑结构与所述主体凹槽相连或断开。如上所述，本专利技术的减少侧边漏电的SOI场效应晶体管及其制备方法，通过在所述主体凹槽的两端设置与之连通的扩展凹槽，该扩展凹槽延长了器件的漏电通路，相当于增加了漏电电阻，从而可减小凹槽的侧边漏电，同时增加的所述扩展凹槽形成的漏电通路相对于晶体管源漏之间的电场方向来说为非直线，漏电载流子在输运过程中会受到较多的散射作用，进一步增大漏电电阻，从而进一步降低凹槽的侧边漏电。附图说明图1～图31显示为本专利技术实施例的减少侧边漏电的SOI场效应晶体管的制备方法各步骤所呈现的结构示意图。元件标号说明101凹槽102重叠接触部分200SOI衬底201底衬底202绝缘层203顶半导体层204凹槽204a主体凹槽204b扩展凹槽205第二半导体层205a第二主体半导体层205b第二扩展半导体层206第一半导体层207注入缓冲层208图形化光刻胶层209注入窗口210P型重掺杂区211交叠区域212栅介质层213栅金属层214支撑结构215栅极结构216源区217漏区218栅极侧墙具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。请参阅图1至图28。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可根据实际需要进行改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。为了便本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减少侧边漏电的SOI场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：/n提供一图形化SOI衬底，所述图形化SOI衬底包括底衬底、绝缘层及顶半导体层，所述顶半导体层下方的所述绝缘层中具有凹槽，所述凹槽包括沿第二方向延伸的主体凹槽及沿第一方向延伸的至少一个扩展凹槽，且所述扩展凹槽位于所述主体凹槽的两端并与其连通，所述顶半导体层为第一导电类型轻掺杂或第二导电类型轻掺杂或未掺杂；/n刻蚀所述顶半导体层，以形成类“十字形”半导体岛，所述半导体岛完全覆盖所述凹槽，所述半导体岛包括沿所述第一方向延伸的第一半导体层及沿所述第二方向延伸的第二半导体层，所述第二半导体层包括位于所述主体凹槽上方的第二主体半导体层及覆盖所述扩展凹槽的第二扩展半导体层；/n于所述半导体岛上形成包括栅介质层及栅金属层的栅极结构、第二导电类型的源区及第二导电类型的漏区，其中，所述源区及所述漏区形成于所述第一半导体层的两端。/n

【技术特征摘要】
1.一种减少侧边漏电的SOI场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
提供一图形化SOI衬底，所述图形化SOI衬底包括底衬底、绝缘层及顶半导体层，所述顶半导体层下方的所述绝缘层中具有凹槽，所述凹槽包括沿第二方向延伸的主体凹槽及沿第一方向延伸的至少一个扩展凹槽，且所述扩展凹槽位于所述主体凹槽的两端并与其连通，所述顶半导体层为第一导电类型轻掺杂或第二导电类型轻掺杂或未掺杂；
刻蚀所述顶半导体层，以形成类“十字形”半导体岛，所述半导体岛完全覆盖所述凹槽，所述半导体岛包括沿所述第一方向延伸的第一半导体层及沿所述第二方向延伸的第二半导体层，所述第二半导体层包括位于所述主体凹槽上方的第二主体半导体层及覆盖所述扩展凹槽的第二扩展半导体层；
于所述半导体岛上形成包括栅介质层及栅金属层的栅极结构、第二导电类型的源区及第二导电类型的漏区，其中，所述源区及所述漏区形成于所述第一半导体层的两端。


2.根据权利要求1所述的减少侧边漏电的SOI场效应晶体管的制备方法，其特征在于，形成所述栅极结构、所述源区及所述漏区之前还包括：对所述第二半导体层两端进行离子注入以形成第一导电类型重掺杂区的步骤，所述第一导电类型重掺杂区大于所述第二半导体层与所述绝缘层的交叠区域。


3.根据权利要求2所述的减少侧边漏电的SOI场效应晶体管的制备方法，其特征在于：所述顶半导体层为第一导电类型轻掺杂，所述第一导电类型重掺杂区的掺杂浓度大于所述顶半导体层的掺杂浓度的2个数量级以上。


4.根据权利要求2所述的减少侧边漏电的SOI场效应晶体管的制备方法，其特征在于：形成所述第一导电类型重掺杂区之前，还包括在所述半导体岛上沉积注入缓冲层的步骤。


5.根据权利要求1所述的减少侧边漏电的SOI场效应晶体管的制备方法，其特征在于：形成所述栅极结构后，还包括于所述栅极结构的侧面制作栅极侧墙的步骤。


6.根据权利要求1所述的减少侧边漏电的SOI场效应晶体管的制备方法，其特征在于：所述凹槽贯穿所述绝缘层或未贯穿所述绝缘层。


7.根据权利要求1所述的减少侧边漏电的SOI场效应晶体管的制备方法，其特征在于：所述扩展凹槽为弧形凹槽。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，俞文杰，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31