一种场效应晶体管及制备方法技术

本申请涉及一种场效应晶体管及制备方法，场效应晶体管包括半导体衬底、间隔设在半导体衬底上的多个鳍片、设在鳍片两端的掺杂区、包裹上鳍片中间部分上的氧化物隔离以及包裹氧化物隔离上的金属栅极，每个鳍片上设有两个氧化物隔离，属于同一个鳍片的两个氧化物隔离位于半导体衬底的两侧，相邻的金属栅极间使用绝缘材料隔绝。本申请公开的场效应晶体管及制备方法，使用多鳍片结构设计和鳍片单独控制的方式使场效应晶体管可以通过鳍片单独开启和组合开启的方式来得到不同的输出电流，具有更佳的电学性能。的电学性能。的电学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种场效应晶体管及制备方法


[0001]本申请涉及电子
，尤其是涉及一种场效应晶体管及制备方法。

技术介绍

[0002]半导体工艺节点遵循摩尔定律的发展趋势不断减小，然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，这样一来栅极对沟道的控制能力变差。因此，为了更好的适应器件尺寸按比例缩小的要求，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应晶体管，式场效应晶体管的立体结构设计使得场效应晶体管的体积可以进一步缩小。
[0003]鳍式场效应晶体管的输出电流随控制电压的变化而变化，或者可以描述为输出电流随着电流通道开启程度的变化而变化。在多输出电流的场景中，使用电压控制来实现多个输出电流值的难度巨大，主要体现在控制精度和电路的结构复杂性上，并且还需要考虑到鳍式场效应晶体管体质的一致性影响，针对不同体质的鳍式场效应晶体管进行单独调试明显无法实现，这会涉及到巨大的工作量，在集成电路制造中难以实现。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种场效应晶体管及制备方法，使用多鳍片结构设计和鳍片单独控制的方式使场效应晶体管可以通过鳍片单独开启和组合开启的方式来得到不同的输出电流，具有更佳的电学性能。
[0005]本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：第一方面，本申请提供了本申请提供了一种场效应晶体管，包括：半导体衬底；多个鳍片，间隔设在半导体衬底上，鳍片的两端均具有掺杂区；氧化物隔离，包裹上鳍片的中间部分上；以及金属栅极，包裹氧化物隔离上；其中，每个鳍片上设有两个氧化物隔离，属于同一个鳍片的两个氧化物隔离位于半导体衬底的两侧；相邻的金属栅极间使用绝缘材料隔绝。
[0006]在第一方面的一种可能的实现方式中，至少存在两个鳍片的截面积不等。
[0007]在第一方面的一种可能的实现方式中，两个截面积不等的鳍片的长度和/或高度不等。
[0008]在第一方面的一种可能的实现方式中，位于半导体衬底第一表面或者第二表面上的鳍片的高度相同。
[0009]在第一方面的一种可能的实现方式中，鳍片的一端具有两个掺杂区，两个掺杂区间存在隔离区。
[0010]在第一方面的一种可能的实现方式中，位于鳍片同一端的两个掺杂区与同一个电
路连接端连接。
[0011]在第一方面的一种可能的实现方式中，隔离区的高度为鳍片的三分之一到二分之一。
[0012]在第一方面的一种可能的实现方式中，位于半导体衬底同一侧的金属栅极的控制端位于和半导体衬底平行的平面内。
[0013]第二方面，本申请提供了一种场效应晶体管制备方法，包括：提供硅衬底；在硅衬底上制作半导体衬底，半导体衬底的第一表面和第二表面上形成有多个分立的鳍片，半导体衬底的第一表面和第二表面上均具有绝缘层；去除鳍片上多余的绝缘层，形成氧化物隔离；对位于半导体衬底的第一表面上的鳍片的两端进行掺杂处理，形成源极和漏极；在位于半导体衬底的第一表面上的鳍片侧壁和上表面形成金属栅极，相邻的金属栅极间使用绝缘材料隔绝；翻转硅衬底并对硅衬底进行去除，使半导体衬底第二表面上的多个分立的鳍片暴露；去除鳍片上多余的绝缘层，形成氧化物隔离；对位于半导体衬底的第二表面上的鳍片的两端进行掺杂处理，形成源极和漏极；以及在位于半导体衬底的第二表面上的鳍片侧壁和上表面形成金属栅极，相邻的金属栅极间使用绝缘材料隔绝。
[0014]在第二方面的一种可能的实现方式中，在硅衬底上制作半导体衬底包括：在硅衬底上沉积牺牲材料；在牺牲材料上蚀刻鳍片的轮廓，形成沉积槽；以及向沉积槽内填充半导体材料；形成沉积槽与填充半导体材料交替进行，直至半导体衬底完成生长。
附图说明
[0015]图1是本申请提供的一种场效应晶体管的主视图。
[0016]图2是本申请提供的一种鳍片在半导体衬底上的分布示意图。
[0017]图3是本申请提供的一种在半导体衬底和鳍片上附着氧化物隔离的示意图。
[0018]图4是本申请提供的一种鳍片上进行掺杂处理的示意图。
[0019]图5是基于图1给出的俯视图。
[0020]图6是本申请提供的一种在硅衬底上制作半导体衬底和鳍片的示意图。
[0021]图7是本申请提供的一种翻转硅衬底的示意图。
[0022]图8是本申请提供的一种去除硅衬底并使硅衬底一侧的鳍片暴露的示意图。
[0023]图9是基于图8给出的制作金属栅极的示意图。
[0024]图10是本申请提供的一种在硅衬底上制作牺牲材料的示意图。
[0025]图11是本申请提供的一种在牺牲材料上制作沉积槽的示意图。
[0026]图12是本申请提供的一种在沉积槽内沉积半导体材料的示意图。
[0027]图中，1、半导体衬底，2、鳍片，21、掺杂区，22、隔离区，3、氧化物隔离，4、金属栅极，601、硅衬底，602、绝缘层，604、牺牲材料，605、沉积槽。
具体实施方式
[0028]以下结合附图，对本申请中的技术方案作进一步详细说明。
[0029]为了更加清楚的理解本申请中的技术方案，首先对场效应晶体管进行介绍。
[0030]场效应晶体管工作原理为：ID流经通路的宽度，即沟道截面积，它是由pn结反偏的变化，产生耗尽层扩展变化控制的缘故。在VGS=0的非饱和区域，表示的过渡层的扩展因为不很大，根据漏极
‑
源极间所加VDS的电场，源极区域的某些电子被漏极拉去，即从漏极向源极有电流ID流动。
[0031]从门极向漏极扩展的过度层将沟道的一部分构成堵塞型，ID饱和。将这种状态称为夹断。这意味着过渡层将沟道的一部分阻挡，并不是电流被切断。
[0032]在过渡层由于没有电子、空穴的自由移动，在理想状态下几乎具有绝缘特性，通常电流也难流动。但是此时漏极
‑
源极间的电场，实际上是两个过渡层接触漏极与门极下部附近，由于漂移电场拉去的高速电子通过过渡层。因漂移电场的强度几乎不变产生ID的饱和现象。
[0033]其次，VGS向负的方向变化，让VGS=VGS(off)，此时过渡层大致成为覆盖全区域的状态。而且VDS的电场大部分加到过渡层上，将电子拉向漂移方向的电场，只有靠近源极的很短部分，这更使电流不能流通。
[0034]鳍式场效应晶体管（FinFET）是一种新的互补式金氧半导体晶体管。在传统晶体管结构中，控制电流通过的闸门，只能在闸门的一侧控制电路的接通与断开，属于平面的架构。在FinFET的架构中，闸门成类似鱼鳍的叉状3D架构，可于电路的两侧控制电路的接通与断开。
[0035]FinFeT与平面型MOSFET结构的主要区别在于其沟道由绝缘衬底上凸起的高而薄的鳍构成，源漏两极分别在其两端，三栅极紧贴其侧壁和顶部，用于辅助电流控制，这种鳍形结构增大了栅围绕沟道的面，加强了栅对沟道的控制，从而可以有效缓解平面器件中出现的短沟道效应，大幅改善电路控制并减少漏电流，也可以大幅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场效应晶体管，其特征在于，包括：半导体衬底（1）；多个鳍片（2），间隔设在半导体衬底（1）上，鳍片（2）的两端均具有掺杂区（21）；氧化物隔离（3），包裹上鳍片（2）的中间部分上；以及金属栅极（4），包裹氧化物隔离（3）上；其中，每个鳍片（2）上设有两个氧化物隔离（3），属于同一个鳍片（2）的两个氧化物隔离（3）位于半导体衬底（1）的两侧；相邻的金属栅极（4）间使用绝缘材料隔绝。2.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，至少存在两个鳍片（2）的截面积不等。3.根据权利要求2所述的场效应晶体管，其特征在于，两个截面积不等的鳍片（2）的长度和/或高度不等。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的场效应晶体管，其特征在于，位于半导体衬底（1）第一表面或者第二表面上的鳍片（2）的高度相同。5.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，鳍片（2）的一端具有两个掺杂区（21），两个掺杂区（21）间存在隔离区（22）。6.根据权利要求5所述的场效应晶体管，其特征在于，位于鳍片（2）同一端的两个掺杂区（21）与同一个电路连接端连接。7.根据权利要求5或6所述的场效应晶体管，其特征在于，隔离区（22）的高度为鳍片（2）的三分之一到二分之一。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦静，唐怀军，
申请(专利权)人：广东仁懋电子有限公司，
类型：发明
国别省市：