具有三个电气隔离的电极的晶体管及形成方法技术

形成了一种晶体管（１０），其具有三个分离可控的栅极（４４、４２、１８）。这三个栅极区域可进行不同的电气偏置，并且该栅极区域可以具有不同的传导属性。沟道侧壁上的介质可以不同于沟道上面的介质。选择性地实现针对源极、漏极和三个栅极的电接触。通过包括与晶体管沟道相邻的电荷存储层，诸如纳米团簇（１４３、１４４），并且经由三个栅极区域控制该电荷存储层，使用相同的工艺实现了易失和非易失存储器单元，产生了通用的存储器工艺。在被实现作为易失单元时，晶体管的高度和沟道侧壁的介质的属性控制存储保持特性。在被实现作为非易失单元时，晶体管的宽度和上面的沟道介质的特性控制存储保持特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体，更具体地，涉及用于存储器的晶体管。
技术介绍
随着晶体管的几何尺寸引人注目地减小到亚微米的尺寸，由于较小尺寸所产生的对器件物理的影响，迫使晶体管的结构改变。特别地，晶体管的沟道变得非常窄。由于小的沟道长度，晶体管的漏极开始不利地控制沟道中的电流传导，而非由栅极作为控制机制。该问题已得到良好的证明，并且通常被称为短沟道效应。为了减小短沟道效应的问题，其他人提出了这样的晶体管结构，其中将栅极安置在沟道的反面。尽管该方法引人注目地减小了短沟道效应问题，但是由于使反面安置的栅完全对准对于批量生产而言是难于实现的，因此批量制造该结构的能力是成问题的。作为替换方案，提出了一种晶体管结构，其具有由栅极围绕的垂直的硅沟道，以减小短沟道效应。该晶体管被称为数个不同的名称，包括FINFET和双栅晶体管。尽管FINFET晶体管的某些实现方案具有单一的栅极，但是其它的实现方案使用了两个电气隔离的栅极，用于改善包括晶体管阈值电压控制的性能。为了使沟道周围的两个栅极电气隔离，使用了化学机械抛光(CMP)或抛光步骤。由于这些晶体管的窄的鳍式结构，抛光步骤趋于引起不均匀的抛光或者晶体管器件的“凹陷”。减小的晶体管结构还带来了集成非易失(例如，只读存储器和闪存Flash)和易失(DRAM和SRAM)存储器阵列的能力，用于片上系统(SOC)应用。典型地，需要利用不同的工艺实现的不同的晶体管结构，用于实现非易失和易失存储器阵列。例如，Flash存储器晶体管是利用浮栅结构实现的，其位于沟道和控制栅极之间。相反地，DRAM存储器晶体管是利用平面晶体管实现的，其控制深槽电容器。该平面晶体管使用单一平面的沟道，其使源极和漏极分离，并且由上面的栅极控制。由于必须实现不同的工艺和结构，因此对在单一的集成电路上实现易失和非易失存储器阵列的需要，增加了相当大的成本。此外，由于所需要的不同的晶体管结构，相同的集成电路上的晶体管的工作特性可能明显不同。附图说明将借助于示例描述本专利技术，但是其不限于附图，在附图中相似的参考符号表示相似的元件，并且其中图1～4以剖面图的形式说明了根据本专利技术的第一形式的场效应晶体管；图5以透视图的形式说明了图4的场效应晶体管；图6以剖面图的形式说明了具有电接触的图4的场效应晶体管；图7～11以剖面图的形式说明了使用第二形式的场效应晶体管的易失存储器晶体管和非易失存储器晶体管的存储器应用；图12以顶部平面图的形式说明了图11的易失存储器晶体管和非易失存储器晶体管；图13以剖面图的形式说明了具有电接触的图11的易失存储器晶体管和非易失存储器晶体管；并且图14说明了通过使用图11的易失存储器晶体管和非易失存储器晶体管实现不同类型的存储器阵列的集成电路的平面图。本领域的技术人员应认识到，图中的元件被说明用于简化和清晰的目的，并且不必依比例绘制。例如，图中某些元件的尺寸可以相对于其它的元件放大，以协助理解本专利技术的实施例。具体实施例方式图1中说明的是场效应晶体管10的制造阶段中的半导体晶片12的剖面图，该场效应晶体管10具有三个电气隔离的栅极结构。半导体晶片12包括基板15，其是通过多种半导体材料中的任何材料实现的，诸如SOI晶片，或者通过任何机械基板实现，诸如玻璃或蓝宝石基板。在基板15上面是绝缘层13。绝缘层13可以通过任何氧化物或任何氮化物或蓝宝石实现。在绝缘层13上面是构图的鳍式半导体结构，其形成了FinFET(鳍式场效应晶体管)的沟道14，其是硅(多晶硅、晶体硅、各向异性硅、SiGe、锗、或任何这些材料的组合)。在沟道14上面是氧化物16。在氧化物16上面是第三栅极18(第一和第二栅极在下面标记)。在一个形式中，第三栅极18是多晶硅。在另一形式中，第三栅极18可以是使用传统的注入工艺的掺杂材料。在第三栅极18上面是氧化物层20。在一个形式中，氧化物20是二氧化硅。在氧化物层20上面是氮化物层22。在一个形式中，氮化物层22是氮化硅。为了形成所说明的场效应晶体管10的结构，沟道14、氧化物16、第三栅极18、氧化物层20和氮化物层22中的每一个，通过指定材料的层的热生长或者层的淀积形成。传统地通过刻蚀层对该层构图，以产生场效应晶体管10的结构。结果沟道14、氧化物16、第三栅极18和氮化物层22具有暴露的侧壁。图2说明的是图1的场效应晶体管10的进一步的处理。在刻蚀之后执行牺牲氧化物清洗步骤。沟道14具有侧壁，其在图2的剖面图中被说明为是相对的。在沟道14的侧壁(在沟道14的相对侧面上的图2中的第一和第二侧壁)上形成了氧化物层26，并且在第三栅极18的侧壁上形成了氧化物层28。应当理解，氧化物层26实际上是围绕沟道14的连续材料层，并且因此未将不同的参考数字分配给左侧和右侧。氧化物层26和氧化物层28可以以传统的方式热生长或淀积。氧化物层26被提供用作栅介质，而氧化物层28被提供用作用于阻碍第三栅极18同其它表面接触的隔离。应当理解，其它的材料也适于用作氧化物层26和氧化物层28。例如，氧氮化物或任何高介电常数的材料，例如，氧化铪，或者这些材料的组合等，可以用作用于每个氧化物层26和氧化物层28的材料。图3中说明的是图2的场效应晶体管10的进一步的处理。在现有结构周围形成了共形多晶硅层30。在一个形式中，多晶硅层30是淀积的。可以实现任选的多晶硅层30的注入。该任选的注入可以采用数种形式中的一种。该注入可以采用多种注入材料，其具有相同的或不同的物质(即，N型和P型)，诸如硼、磷或砷等。注入物质的剂量、方向和能量可以改变，以针对沟道14的左侧和右侧，定义多晶硅层30中的区域的传导率。如果多晶硅层30的掺杂类型不同于第一栅极18的掺杂，则允许控制沟道阈值电压，如同非对称双栅晶体管。在其它形式中，多晶硅层30可以通过其它的材料实现，诸如锗硅、氮化钛、氮化钽硅或硅化物或者这些材料的组合。在多晶硅层30上面是抗反射涂层(ARC)层32。在一个形式中，ARC层32是氮化物。应当理解，ARC层32是任选的层。ARC层32对于现有的结构是共形的，并且是淀积的。将旋涂光刻胶层34淀积到场效应晶体管10上，其高度为，初始大于氮化物层22的上表面的高度，并且随后被回刻，以暴露一部分ARC层32。该刻蚀可以是各向同性或各向异性刻蚀。旋涂光刻胶层34使FinFET的鳍式区域上面的氮化物ARC层32暴露，同时覆盖ARC层32的其它部分。其它的旋涂材料，诸如旋涂玻璃，可用于旋涂光刻胶层34。可替换地，可以使用传统的旋涂或淀积技术使旋涂光刻胶层34形成为所需的高度。图4中说明的是图3的场效应晶体管1O的进一步的处理。在图4中，场效应晶体管10被刻蚀，以移除ARC层32的暴露部分和一部分多晶硅层30。该刻蚀导致了第一栅极44和第二栅极42的形成。该刻蚀可以停止于不同的点。在另一形式中，使用CMP抛光步骤，并且该抛光导致了第一栅极44的上表面处于边缘52。在执行刻蚀时，可以使第一栅极44和第二栅极42的上表面位于不同的位置，诸如位于边缘52，或者进一步往下，诸如位于边缘55。第一栅极44和第二栅极42的上表面的位置确定了在第三栅极18和每个第一栅极44和第二栅极42之间存在多大的容性耦合。因此，在某些应用中，通常较理想的是，当第一栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造半导体器件的方法，包括：形成半导体结构，该半导体结构包括顶表面、第一侧壁和同第一侧壁相对的第二侧壁；形成第一栅极结构和第二栅极结构，其中第一栅极结构被安置为同第一侧壁相邻，并且第二栅极结构被安置为同第二侧壁相邻； 形成第三栅极结构，其安置在顶表面上，其中第一栅极结构、第二栅极结构和第三栅极结构在物理上相互分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-11-10 10/705,3171.一种制造半导体器件的方法，包括形成半导体结构，该半导体结构包括顶表面、第一侧壁和同第一侧壁相对的第二侧壁；形成第一栅极结构和第二栅极结构，其中第一栅极结构被安置为同第一侧壁相邻，并且第二栅极结构被安置为同第二侧壁相邻；形成第三栅极结构，其安置在顶表面上，其中第一栅极结构、第二栅极结构和第三栅极结构在物理上相互分离。2.权利要求1的方法，其中形成第一栅极结构和第二栅极结构进一步包括，在第三栅极结构和基板上淀积栅极材料层，并且移除第三栅极结构上面的一部分栅极材料层以形成第一栅极结构和第二栅极结构。3.权利要求2的方法，其中形成第一栅极结构和第二栅极结构进一步包括，非研磨刻蚀半导体结构的顶表面上的栅极材料层。4.权利要求3的方法，进一步包括，在基板上面形成基本上平坦的层，其低于栅极材料层的顶表面的高度，将该基本上平坦的层用作掩膜层，以形成第一栅极结构和第二栅极结构。5.权利要求1的方法，进一步包括形成第一电荷存储结构，其被安置为同第一侧壁相邻，第一栅极结构在第一电荷存储结构的与第一侧壁相反的侧面上，被安置为同第一电荷存储结构相邻；形成第二电荷存储结构，其被安置为同第二侧壁相邻，第二栅极结构在第二电荷存储结构的与第二侧壁相反的侧面上，被安置为同第二电荷存储结构相邻。6.权利要求5的方法，进一步包括形成第三电荷存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱奥马修，拉马钱德兰穆拉利德哈，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]