多重鳍状场效应晶体管及其制作方法技术

一种多重鳍状场效应晶体管，包括衬底、氧化层、导体层、栅氧化层以及掺杂区。衬底被沟渠环绕，且预定形成栅极的区域的衬底中具有至少二鳍状硅层。氧化层配置于沟渠中，且氧化层的顶部表面低于鳍状硅层的顶部表面。导体层配置于预定形成栅极的区域中，导体层的顶部表面高于鳍状硅层的顶部表面。栅氧化层配置于导体层与鳍状硅层之间，且位于导体层与衬底之间。掺杂区配置于导体层两侧的衬底中。本发明专利技术还提供多重鳍状场效应晶体管的制作方法。本发明专利技术能够避免产生浮置基体效应，且不会有外延工艺所造成的种种问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种场效应晶体管及其制作方法，且特别是有关于一种多重 鳍状场效应晶体管及其制作方法。
技术介绍
随着元件的尺寸日渐缩小，为满足集成电路产业在未来的不同应用，目前半导体元件的晶体管型态已从平面型栅极(planar gate)结构发展到垂直型 4册才及(vertical gate)结构。目前，在一些专利上也有揭露关于此方面的相关技术，例如美国专利案 第2004/0227181号提出了 一种多沟道晶体管及其制造方法。上述文献为本案 的参考资料。然而，现有具有垂直型栅极结构的半导体元件仍存在有一些问题待解 决。举例来说，此种元件最大的问题是有浮置基体效应(floating body effect) 产生。所谓的浮置基体效应是指，在半导体元件中，电荷会累积在沟道内， 当累积到一定程度以后，不但会影响到元件的临界电压，也会导致漏极区电 流突然增加。而且，浮置基体效应存在会使得在未施加电压的情况下，元件 会自行开启(tum on),如此一来会影响元件的可靠度与稳定性，且会造成漏 电流。另一方面，此种元件大多会利用外延工艺(印itaxial process)来形成的。 但外延工艺需耗费较长的工艺时间，且外延层表面清洁的困难度一直无法降 低，再加上外延工艺不易控制容易会产生有平面效应(facet effect),而影响后 续工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的就是在提供一种多重鳍状场效应晶体管，能够避免产生浮 置基体效应，且不会有外延工艺所造成的种种问题。本专利技术的另一目的是提供一种多重鳍状场效应晶体管的制作方法，能够 抑制浮置村底效应，以提高元件的可靠度与稳定性。本专利技术提出一种多重鳍状场效应晶体管，包括村底、氧化层、导体层、 栅氧化层以及掺杂区。其中，衬底被一沟渠环绕，预定形成栅极的区域的衬 底中真有至少二鳍状硅层。氧化层配置于沟渠中，且氧化层的顶部表面低于 鳍状硅层的顶部表面。导体层配置于预定形成栅极的区域中，导体层的顶部 表面高于鳍状硅层的顶部表面。栅氧化层配置于导体层与鳍状硅层之间，且 位于导体层与衬底之间。掺杂区配置于导体层两侧的村底中。本专利技术另提出 一种多重鳍状场效应晶体管的制作方法，此方法为先提供 一衬底，具有至少一沟渠于此衬底中，且衬底的上表面覆盖有垫层。然后， 填满第一氧化层于沟渠中，并移除部分垫层，以形成一开口。接着，由开口侧壁交错形成第一环形绝缘层与第二环形绝缘层。然后，于衬底上方形成掩 模层，覆盖住部分第一环形绝缘层以及第二环形绝缘层，且暴露出预定形成 栅极的一区域。继之，以掩模层为掩模，移除部分的第二环形绝缘层，至暴 露部分衬底的表面。然后，以掩模层与第一环形绝缘层为掩模，移除部分的 衬底，以形成二鳍状硅层。接着，移除掩模层。之后，于二鳍状硅层侧壁及 衬底表面形成栅氧化层。继之，于衬底上方的区域内形成导体层。随后，移 除未被导体层覆盖住的第 一环形绝缘层、部分第 一氧化层与第二环形绝缘 层，至暴露出衬底的表面。接着，以该导体层为掩模，于该衬底中形成一轻 掺杂区。本专利技术的多重鳍状场效应晶体管及其制造方法具有多重沟道的结构，故 可以提高元件载电量，以增加元件效能，且可避免因电荷的过度累积而产生 浮置基体效应。另外，本专利技术不会有现有外延工艺需耗费较长的工艺时间， 且外延层表面清洁的困难度无法降低，以及不易控制容易会产生有平面效应(facet effect)等问题，而影响后续工艺。为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举多 个实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1A为依照本专利技术一实施例所绘示的多重鳍状场效应晶体管的俯视图1B为绘示图1A中沿剖面线I-I，的剖面示意图1C为绘示图1A中沿剖面线II-n，的剖面示意图iD为依照本专利技术的另一实施例所绘示的图iA中沿剖面线n-n，的剖面示意图2A至图9C为依照本专利技术一实施例所绘示的多重鳍状场效应晶体管 的制作方法的流程示意图。其中，子图A是绘示俯视示意图，子图B是绘 示沿剖面线A-A，的剖面示意图，子图C是绘示沿剖面线B-B，的剖面示意图IOA至图14C为依照本专利技术一实施例所绘示的多重鳍状场效应晶体 管的环形氮化层与环形氧化层的制作方法的流程示意图。其中，子图A是绘 示俯视示意图，子图B是绘示沿剖面线C-C，的剖面示意图，子图C是绘示 沿剖面线D-D'的剖面示意图。附图标记说明100、250:多重鳍状场效应102、200:衬底104、212、 221:氧化层106、208:衬氧化层亂210:衬氮化层110、228:导体层112、226:栅氧化层114:掺杂区114a、230:轻掺杂区114b.234:重掺杂区116、232:间隙壁118、236:金属硅化物层120、202:沟渠122、123、 225:鳍状硅层130、131:沟道区140、222:区域204:垫氧化层206:垫氮化层214:开口216:氮化材料层218a、 218b、 218c、 218d:多不形氮4t层 220a、 220b、 220c、 220d:环形氧化层 224:掩模层具体实施例方式图1A为依照本专利技术一实施例所绘示的多重鳍状场效应晶体管的俯视示 意图。图1B为绘示图IA中沿剖面线I-I，的剖面示意图。图IC为绘示图1A 中沿剖面线II-II，的剖面示意图。图ID为依照本专利技术的另一实施例所绘示的图iA中沿剖面线n-n，的剖面示意图。请同时参照图1A、图1B与图1C，本实施例的多重鳍状场效应晶体管 100包括衬底102、氧化层104、导体层110、栅氧化层112以及掺杂区114。 其中，衬底102例如是硅衬底，衬底102被沟渠120围绕的区域形成为一晶 体管的有源区域，且预定形成栅极的区域140的村底102中具有至少二鳍状 硅层122。氧化层104配置于沟渠120中，且氧化层104的顶部表面低于鳍 状硅层122的顶部表面。请继续同时参照图1A、图IB与图1C，导体层110配置于衬底102的 区域140中，导体层IIO填满鳍状硅层122之间的间隙，且导体层110的顶 部表面高于鳍状硅层122的顶部表面。导体层110的材料例如是多晶硅或掺 杂多晶硅。另外，栅氧化层112配置于导体层IIO与鳍状硅层122之间，且 位于导体层110与衬底102之间，栅氧化层112的材质例如是氧化硅。掺杂 区114配置于导体层IIO两侧的衬底102中，掺杂区114包括轻掺杂区114a 与重掺杂区114b。在一实施例中，多重鳍状场效应晶体管IOO还包括有衬氧化层106以及 衬氮化层108。其中，衬氧化层106配置于沟渠120侧壁的衬底102表面， 而衬氮化层108则配置于氧化层104与衬氧化层106之间。在另一实施例中， 多重鳍状场效应晶体管IOO还包括有间隙壁116，其配置于导体层110两侧 的衬底102上，且覆盖住部分掺杂区114。间隙壁116的材料例如是氧化硅 或氮化硅。在又一实施例中，多重鳍状场效应晶体管100还包括有金属硅化物层 118，其配置于导体层110以及掺杂区114的表面。金属硅化物层118的材 料例如是硅化钴、硅化钛、硅化鴒、硅化钽、硅化钼或硅化镍。特别要说明的是，鳍状硅层122位于掺杂区114之间的衬底102中，其 两侧的侧壁皆可感应导体层110所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多重鳍状场效应晶体管，包括：一衬底，该衬底被一沟渠环绕，其中预定形成栅极的一区域的该衬底中具有至少二鳍状硅层；一氧化层，配置于该沟渠中，且该氧化层的顶部表面低于该些鳍状硅层的顶部表面；一导体层，配置于该衬底的该区 域中，该导体层的顶部表面高于该些鳍状硅层的顶部表面；一栅氧化层，配置于该导体层与该些鳍状硅层之间，且位于该导体层与该衬底之间；以及一掺杂区，配置于该导体层两侧的该衬底中。

【技术特征摘要】
1.一种多重鳍状场效应晶体管，包括一衬底，该衬底被一沟渠环绕，其中预定形成栅极的一区域的该衬底中具有至少二鳍状硅层；一氧化层，配置于该沟渠中，且该氧化层的顶部表面低于该些鳍状硅层的顶部表面；一导体层，配置于该衬底的该区域中，该导体层的顶部表面高于该些鳍状硅层的顶部表面；一栅氧化层，配置于该导体层与该些鳍状硅层之间，且位于该导体层与该衬底之间；以及一掺杂区，配置于该导体层两侧的该衬底中。2. 如权利要求1所述的多重鳍状场效应晶体管，更包括一金属硅化物 层，配置于该导体层与该掺杂区的表面。3. 如权利要求2所述的多重鳍状场效应晶体管，其中该金属硅化物层的 材料包括硅化钴、硅化钛、硅化鵠、硅化钽、硅化钼或硅化镍。4. 如权利要求1所述的多重鳍状场效应晶体管，更包括一衬氧化层，配 置于该沟渠侧壁的该衬底表面；以及一衬氮化层，配置于该氧化层与该衬氧 化层之间。5. 如权利要求1所述的多重鳍状场效应晶体管，其中该掺杂区包括一轻 掺杂区与一重掺杂区。6. 如权利要求1所述的多重鳍状场效应晶体管，更包括一间隙壁，配置 于该导体层两侧的该衬底上，且覆盖住部分该掺杂区，其中该间隙壁的材料 包括氧化硅或氮化硅。7. 如权利要求1所述的多重鳍状场效应晶体管，其中该导体层的材料包 括多晶硅或掺杂多晶硅。8. —种多重鳍状场效应晶体管的制作方法，包括提供一衬底，具有至少一沟渠于该衬底中，且该衬底的上表面覆盖一垫层；填满一第一氧化层于该沟渠中，其中该第一氧化层的顶部高度高于该衬 底的上表面，并移除部分该垫层，以形成一开口； 由该开口侧壁交^l普形成一第 一环形绝缘层与 一第二环形绝缘层； 于该衬底上方形成一掩模层，覆盖住部分的该第一环形绝缘层以及该第二环形绝缘层，且暴露出预定形成栅极的一区域；以该掩模层为掩模，移除部分的该第二环形绝缘层，至暴露部分该村底的表面；以该掩模层与该第一环形绝缘层为掩模，移除部分的该衬底，以形成二 鳍状硅层；移除该掩模层；于该二鳍状硅层侧壁及该村底表面形成一栅氧化层； 于该衬底上方的该区域内形成一导体层；移除未被该导体层覆盖住的该第 一环形绝缘层、部分该第 一氧化层以及 该第二环形绝缘层，至暴露出该衬底的表面；以及以该导体层为掩模，于该衬底中形成一轻掺杂区。9. 如权利要求8所述的多重鳍状场效应晶体管的制作方法，其中提供一 衬底，具有至少一沟渠于该衬底中，且该衬底的上表面覆盖一垫层的方法包 括提供一衬底，于该衬底上依序形...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴孝哲，
申请(专利权)人：茂德科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]