一种多栅极场效应晶体管元件的制造方法技术

本发明专利技术是有关于一种用于形成可达６个场效应晶体管元件的多栅极区域场效应晶体管元件及其形成方法，该元件包括：一包括半导体材料的多鳍状结构，设置在基材之上；该多鳍状结构包括实质平行间隔分开的侧壁部分，每一侧壁部分包括主要内、外表面与上表面；其中每一表面包括一表面用以形成一场效应晶体管于其上。本发明专利技术包括多栅极区域的先进ＣＭＯＳＦＥＴ元件结构，其具有改进的元件速度与性能以适用于形成先进的集成电路元件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微电子集成电路(IC)半导体元件制造，特别是涉及一 种包括多个鳍状FET结构的多栅极场效应晶体管(FET),其具有改进的元 件速度与性能以适用于形成先进的集成电路元件。
技术介绍
随着对先进元件结构的要求提升，使用搀杂杂质来控制来控制传统的 互补式金属氧化物半导体(CMOS)元件中的导电沟道已达到其极限。随着 CMOS元件的尺寸已经到了纳米等级，包括全空乏型(FD)与部分空乏型(PD)作,低于大约o. i微米的c:os设计;一些缺点所困扰:例如短沟if效:(SCE)与闸氧化层穿隧。另外，对应尺寸的缩减，活性硅沟道区域的均匀性 会产生一些限制的。 一种克服这种缺点的方法是改变元件结构，这样在使 用厚一些的闸氧化层与增加活性^f圭沟道尺寸时，4册极长度可以缩小。例如，FET设计已经包括通过形成鳍状硅沟道结构(也称为鳍状FET)及 三重栅极结构(也称为三重栅极FET)来形成非平面活性硅区域。当这些结构已经显示具有可接受的短沟道行为且可以现有习知闸氧化 层厚度来形成以克服闸氧化层穿隧，多数载流子的移动性却受损于现有习 知的形成工艺。因此，在集成电路半导体元件工艺领域需要持续发展包括多栅极区域 的先进CMOS FET元件。由此可见，上述现有的场效应晶体管在结构、方法与使用上，显然仍存 在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决场效应晶体管存在的 问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用 的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显 然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的场效应晶体管结 构，便成了当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的极场效应晶体管存在的缺陷，本专利技术人基于从事此 类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的多栅极场效应晶体管结构，能够改进一 般现有的场效应晶体管，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经 反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的场效应晶体管存在的缺陷，而提供一种 新型结构的多栅极场效应晶体管结构，所要解决的技术问题是使其提供一种包括多栅极区域的先进CMOS FET元件结构，,人而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是釆用以下技术方案来实现的。依据 本专利技术提出的一种多栅极区域场效应晶体管元件，包括 一半导体材料的多 鳍状结构设置在一基材上；该多鳍状结构包括实质平行间隔分开的侧壁部 分,每一侧壁部分包括内、外表面与上表面；其中每一该些表面包括形成场 效应晶体管于其上的表面；以及一绝缘体材料部分填充于该些侧壁部分之 间，以隔离该些侧壁部分，该绝缘体材料的厚度小于该些侧壁部分的高度。 本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进一步实现。 前述的多栅极场效应晶体管元件，其中所述的该些侧壁部分以约20埃 至约1500埃的距离间隔开。前述的多栅极场效应晶体管元件，其中所述的该些侧壁部分具有约10 埃至约300埃的厚度。前述的多栅极场效应晶体管元件，其中所述的该些侧壁部分的高度高 于该半导体基材的表面约IO埃至约300埃。前述的多栅极场效应晶体管元件，其中所述的该些侧壁部分进一步包 括由半导体材料制成的连接的底部。前述的多栅极场效应晶体管元件，其中所述的半导体材料是硅或者硅锗。 前述的多栅极场效应晶体管元件，其中所述的半导体材料是应变半导体。 前述的多栅极场效应晶体管元件，其进一步包括一设于侧壁部分的栅 极电介质及 一 设于栅极电介质上的栅极电极。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本 专利技术提出的一种多栅极区域场效应晶体管元件，包括 一半导体结构，设置 有高于半导体基材上的向上凹状的开口，该向上凹状的开口由两间隔分开 的侧壁部分组成；每一该些侧壁部分包括侧壁表面，其包括内、外表面与 上表面以形成6个实质平面的表面； 一绝缘体材料，其分离该些侧壁部分；以 及一连续的栅极结构设于该些侧壁的该些表面上以形成多个场效应晶体 管，该栅极结构包括最低的栅极电介质与在上面的栅极电极。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本 专利技术提出的一种形成多栅极区域场效应晶体管元件的方法，包括如下步骤形成第一半导体材料于一基材之上；形成一开口于该第一半导体材料 之中，以暴露出位于该开口底部的该基材；形成二侧壁半导体部分于该开 口的内表面上，每一该些侧壁部分包括内、外表面与上表面；移除该第一 半导体材料；形成一连续的栅极结构于该些侧壁部分的该些表面上，以形 成多个场效应晶体管，该栅极结构包括栅极电介质与在其上的栅极电极。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本 专利技术提出的一种形成多栅极区域场效应晶体管元件的方法，包括如下步骤形 成一半导体结构，设置有在半导体基材上的向上凹状的开口，该向上凹状 的开口由两间隔分开的侧壁部分组成，其中每一该些侧壁部分包括侧壁表 面包括内、外表面与上表面，共形成6个平面的表面；形成一绝纟彖体材料 以隔离该些侧壁部分；以及形成一连续的栅极结构在该些侧壁的该些表面 上以形成多个场效应晶体管，该栅极结构包括最低的栅极电介质与在其上 的4册才及电才及。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案 可知，本专利技术的主要
技术实现思路
如下本专利技术提供一种多栅极区域场效应晶体管元件以形成可达6个FET元 件，及提供一种形成该元件的方法。在第一实施例，多栅极区域场效应晶体管元件包括包括半导体材料 的一多鳍状结构设置于基材之上；该多鳍状结构包括实质平行间隔分开的 侧壁部分，每一侧壁部分包括主要内、外表面与上表面；其中每一表面包 括一表面用以形成场效应晶体管于其上。在另 一实施例中， 一种形成包括多栅极区域场效应晶体管元件的槽状 结构的方法，包括如下步骤提供一半导体基材；在基材上形成第二半导体 材料；在第二半导体材料上形成一开口以暴露出开口底部的半导体基材；以 一第一半导体材料形成一村层于开口内；及移除第二半导体材料以留下槽 状结构。借由上述技术方案，本专利技术多栅极场效应晶体管结构至少具有下列优点本专利技术具有多个鳍状FET结构的多栅极场效应晶体管(FET)，其具有 改进的元件速度与性能以适用于形成先进的集成电路元件。综上所述，本专利技术特殊的多栅极场效应晶体管结构，其具有上述诸多 的优点及实用价值，并在同类产品及制造方法中未见有类似的结构设计及 方法公开发表或使用而确属创新，其不论在产品结构、制造方法或功能上皆 有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较 现有的场效应晶体管结构具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有 产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细it明如下。 附图说明图1A至图II是根据本专利技术实施例的示范性多栅极区域元件在不同制 造阶段的剖面视图2A至图2E是根据本专利技术实施例的多栅极区域在不同制造阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成多栅极区域场效应晶体管元件的方法，其特征在于其包括如下步骤：　形成第一半导体材料于一基材之上；　形成一开口于该第一半导体材料之中，以暴露出位于该开口底部的该基材；　形成二侧壁半导体部分于该开口的内表面上，每一该些侧壁部分包括内、外表面与上表面；　移除该第一半导体材料；　形成一连续的栅极结构于该些侧壁部分的该些表面上，以形成多个场效应晶体管，该栅极结构包括栅极电介质与在其上的栅极电极。

【技术特征摘要】
US 2005-2-14 11/057,4231、一种形成多栅极区域场效应晶体管元件的方法，其特征在于其包括如下步骤形成第一半导体材料于一基材之上；形成一开口于该第一半导体材料之中，以暴露出位...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐祖望，谢志宏，陶宏远，张长昀，钟堂轩，吕昇达，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]