基于空腔包围结构的环形栅场效应晶体管及制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于空腔包围结构的环形栅场效应晶体管及制备方法，场效应晶体管包括依次层叠的基底、绝缘层及半导体顶层，半导体顶层上设置有呈环形的环形栅极，半导体顶层中形成有第一极与第二极，第一极位于环形栅极内侧并被环形栅极包围，第二极位于环形栅极外侧并包围环形栅极，绝缘层中形成有环形空腔，环形空腔在垂直投影方向上包围第一极，且环形空腔在垂直投影方向上与环形栅极具有交叠。本发明专利技术在源区或漏区下方引入环型空腔，并且将栅极设置成与所述环型空腔对应的环形栅极结构，可以彻底消除绝缘层导电沟道重叠构成的侧边结构，消除漏电通道，可大大提高抗总剂量辐照性能。

【技术实现步骤摘要】
基于空腔包围结构的环形栅场效应晶体管及制备方法
本专利技术属于半导体设计及制造领域，特别是涉及一种基于空腔包围结构的环形栅场效应晶体管及制备方法。
技术介绍
基于SOI衬底的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。将SOI晶体管沟道下方的绝缘层(BOX层)去除，可以有效防止总剂量效应，一种基于图形化SOI衬底的晶体管结构如图1所示，该方案去除了晶体管沟道下方的绝缘层形成凹槽101，可以有效降低总剂量效应，然而，结构中绝缘层(BOX层)仍与导电沟道有重叠接触部分102，在发生总剂量效应时，会造成如虚线剪头方向上的漏电。
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基于空腔包围结构的环形栅场效应晶体管及制备方法，用于解决现有技术中图形化SOI衬底的晶体管结构的绝缘层与导电沟道有重叠接触部分，在发生总剂量效应时会造成漏电的问题。为实现上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空腔包围结构的环形栅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：/n1)提供依次层叠的基底、绝缘层及半导体顶层，所述绝缘层中具有环形空腔；/n2)于所述半导体顶层上形成呈环形的环形栅极，所述环形空腔在垂直投影方向上与所述环形栅极具有交叠；/n3)于所述半导体顶层中形成第一极与第二极，所述第一极位于所述环形栅极内侧并被所述环形栅极包围，所述第二极位于所述环形栅极外侧并包围所述环形栅极，所述第一极为源极与漏极中的一个，所述第二极为源极与漏极中的另一个，所述环形空腔在垂直投影方向上包围所述第一极。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于空腔包围结构的环形栅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：
1)提供依次层叠的基底、绝缘层及半导体顶层，所述绝缘层中具有环形空腔；
2)于所述半导体顶层上形成呈环形的环形栅极，所述环形空腔在垂直投影方向上与所述环形栅极具有交叠；
3)于所述半导体顶层中形成第一极与第二极，所述第一极位于所述环形栅极内侧并被所述环形栅极包围，所述第二极位于所述环形栅极外侧并包围所述环形栅极，所述第一极为源极与漏极中的一个，所述第二极为源极与漏极中的另一个，所述环形空腔在垂直投影方向上包围所述第一极。


2.根据权利要求1所述的基于空腔包围结构的环形栅场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤1)包括：
1-1)提供半导体层，对所述半导体层进行离子注入，以于所述半导体层中形成剥离层，所述剥离层与需要形成的空腔结构之间具有预设距离，所述预设距离依据所述空腔结构设定，所述设定方式包括所述预设距离大于所述空腔结构的空腔特征尺寸的1/8；
1-2)提供基底，所述基底表面包含具有空腔结构的绝缘层，将所述半导体层与所述基底进行键合；
1-3)沿所述剥离层剥离所述半导体层，使所述半导体层的一部分转移到所述图形化介质层上，以在所述图形化介质层上形成转移衬底膜层；
1-4)氧化所述转移衬底膜层以在所述转移衬底膜层表层形成氧化层，去除所述氧化层以减薄所述转移衬底膜层，或者采用机械化学抛光工艺减薄所述转移衬底层，以形成所述半导体顶层；
其中，所述空腔特征尺寸的定义方式包括：定义所述空腔结构上方平行于所述空腔结构表面的二维平面；在所述二维平面内，所述空腔结构上方具有若干选定点；对于每一所述选定点，具有经过所述选定点的若干条直线；每一条所述直线与所述空腔结构的边缘之间具有至少两个接触点，选择经过所述选定点的所述直线延伸的两个方向分别与所述选定点近邻的第一接触点及第二接触点，所述第一接触点与所述第二接触点之间的距离定义为空腔尺寸；基于经过每一所述选定点的若干所述直线得到最小的所述空腔尺寸；基于所述空腔结构上方的若干所述选定点，选取所有所述空腔尺寸中的最大值，获得所述空腔特征尺寸。


3.根据权利要求1所述的基于空腔包围结构的环形栅场效应晶体管的制备方法，其特征在于：所述环形空腔的宽度小于所述环形栅极的宽度，且所述环形栅极在垂直投影方向上完全覆盖所述环形空腔。


4.根据权利要求1所述的基于空腔包围结构的环形栅场效应晶体管的制备方法，其特征在于：所述环形空腔的宽度大于或等于所述环形栅极的宽度，且所述环形空腔在垂直投影方向上完全覆盖所述环形栅极。


5.根据权利要求1所述的基于空腔包围结构的环形栅场效应晶体管的制备方法，其特征在于：还包括步骤：制备栅极引出结构，所述栅极引出结构包括引出焊盘及引出跨桥，所述引出焊盘位于所述第二极外侧且与所述第二极电隔离，所述引出跨桥跨越所述第二极与所述环形栅极连接。
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【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