一种在金属氧化物半导体场效应晶体管中形成栅极的方法，包括鳍部结构(310)、形成于邻接该鳍部结构(310)的第一侧边的第一栅极(410)、形成于邻接该鳍部结构(310)相对于该第一侧边的第二侧边的第二栅极(420)、以及形成于该鳍部结构(310)上端的上端栅极(610)。一种栅极环绕金属氧化物半导体场效应晶体管(800)，包括多个鳍部(1110)、形成于邻接该多个鳍部(1110)其中一个鳍部的第一侧壁栅极结构(1010)、形成于邻接该多个鳍部(1110)其中另一个鳍部的第二侧壁栅极结构(1020)、形成于该多个鳍部(1110)其中一个或多个鳍部上的上端栅极结构(1230)、以及形成于该多个鳍部(1110)其中一个或多个鳍部(1110)下的底部栅极结构(1240)。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体制造方法，更详细地，涉及一种三栅极与栅极环绕的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件及其制造方法。
技术介绍
器件尺寸的缩小已成为驱使集成电路性能的改进与集成电路成本降低的重要因素。由于栅极氧化物(gate-oxide)的厚度与源极/漏极(source/drain ;S/D)结深的限制，将现有的块体(bulk)金属氧化物半导体场效应晶体管器件缩小至0. 1微米以下的工艺，即使可能的话，也是很困难的。因此，需要新的器件结构与新的材料来改进场效应晶体管(FET)性能。双栅极(double-gate)金属氧化物半导体场效应晶体管被选择用来作为取代现有的平面金属氧化物半导体场效应晶体管的新器件。再双栅极金属氧化物半导体场效应晶体管中，该双栅极用以控制该沟道，以有效的防止短沟道(short-channel)效应的发生。鳍式场效应晶体管(FinFET)是一种包括在垂直鳍部(fin)中形成有沟道的双栅极结构。尽管有双栅极结构，但鳍式场效应晶体管仍在版图与工艺技术方面与现有的平面金属氧化物半导体场效应晶体管类似。相比于其它双栅极结构，鳍式场效应晶体管还提供沟道长度的范围、CMOS兼容性、以及较大的封装密度。
技术实现思路
本专利技术所揭露的
技术实现思路
是提供一种三栅极与栅极环绕的金属氧化物半导体场效应晶体管器件及其制造方法。依据本专利技术的一个方面，本专利技术的三栅极金属氧化物半导体场效应晶体管包括鳍部结构、形成于邻接该鳍部结构的第一侧边的第一栅极、形成于邻接该鳍部结构的相对于该第一侧边的第二侧边的第二栅极以及形成于该鳍部结构上端的上端栅极。依据本专利技术的另一方面，本专利技术的栅极环绕金属氧化物半导体场效应晶体管包括多个鳍部、形成于邻接该多个鳍部其中一个鳍部的第一侧壁栅极结构、形成于邻接该多个鳍部其中另一个鳍部的第二侧壁栅极结构、形成于该多个鳍部其中一个或多个鳍部上的上端栅极结构、以及形成于该多个鳍部其中一个或多个鳍部下的底部栅极结构。依据本专利技术的又一方面，本专利技术提供一种。该方法包括在衬底上形成鳍部结构；在邻接该鳍部结构处形成侧壁栅极结构；以及在该鳍部结构上形成上端栅极结构。依据本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种。该方法包括在衬底上形成鳍部结构；在邻接该鳍部结构处形成侧壁栅极结构；移除该鳍部结构的一个或多个部分以形成多个鳍部；在该些鳍部下形成至少一个额外的栅极结构；以及在该些鳍部上形成至少一个额外的栅极结构。附图说明并入并构成本说明书的一部分的附图连同说明部分被用来说明显示本专利技术的实施例以及解释本专利技术。在附图中图1是例示的流程图，用于显示依据本专利技术的实施方法制造三栅极金属氧化物半导体场效应晶体管的工艺；图2至图6是例示的剖面图，用于显示依据图1所述的工艺所制造的三栅极金属氧化物半导体场效应晶体管；图7是例示的流程图，用于显示依据本专利技术的实施方法制造栅极环绕金属氧化物半导体场效应晶体管的工艺；图8至图12是例示的剖面图，用于显示依据图7的工艺所制造的栅极环绕金属氧化物半导体场效应晶体管；图13至图15显示了用于将在多晶硅栅极中扩散活性掺杂物所需求的热预算 (budget)减至最少的示意性工艺；以及图16至图18显示了用于显示形成高掺杂突变结的示意性工艺。 具体实施例方式本专利技术实施例的详细说明将伴随附图揭露如下，在不同附图中的相同组件符号用以表示相同或相似的组件。此外，以下的详细说明并非用以限定本专利技术。相反地，本专利技术的范畴是由所附的权利要求或其等价物所定义。本专利技术所揭露的
技术实现思路
是提供一种三栅极与栅极环绕的金属氧化物半导体场效应晶体管器件及其制造方法。三栅极金属氧化物半导体场效应晶体管图1是例示的流程图，用于显示依据本专利技术所揭露的方法制造三栅极金属氧化物半导体场效应晶体管的工艺。图2至图6是例示的剖面图，用于显示依据图1的工艺所制造的三栅极金属氧化物半导体场效应晶体管。请同时参阅图1与图2，工艺可从半导体器件200开始。半导体器件200可包括绝缘体上硅(Silicon On Insulator ；SOI)结构，该结构包括硅衬底210、埋入氧化层220以及在该埋入氧化层220上的硅层230。埋入氧化层220与硅层230可通过传统的方法形成在衬底210上。该埋入氧化层220的厚度可例如为约500埃(A)至3000埃之间。该硅层 230的厚度可例如为200埃至1000埃之间。应了解到该硅层230被用于形成该鳍部。在可替代的其它实施例中，衬底210与层230可包括其它半导体材料(如锗)或其它如硅锗等半导体材料的组合物。埋入氧化层220可包括氧化硅或其它类型的介电材料。栅极介电层240可选择性的被沉积或热生长在该硅层230上(步骤110)。栅极介电层240可在大约5埃至30埃的厚度范围被形成。栅极介电层240可包括传统的如氧化物(如二氧化硅)的介电材料。在其它的实施例中，如氮化硅的介电材料可用作为该栅极介电材料。上端栅极电极层250可选择沉积在该栅极介电层240上以形成该上端栅极(步骤 120)。栅极电极层250可以大约100埃至1000埃的厚度范围被形成。一些导电性材料可用作该栅极电极层250。举例而言，栅极电极层250可包括金属(如，钨、钽、铝、镍、钌、铑、 钯、钼、钛、钼等)，包含金属的化合物(如，氮化钛、氮化钽、氧化钌等)，或掺杂的半导体材料(如多晶硅、多晶硅锗等)。覆盖层260 (或硬掩膜)可选择形成在该栅极电极层250的上端，以支持图形最佳化并在后续的工艺中保护上端栅极电极层250 (步骤130)。举例而言，覆盖层260可包括氮化硅材料或一些其它类型的材料，而能够于后续的工艺中保护该栅极电极。覆盖层260可通过如化学气相沉积(CVD)而沉积大约介于100埃至300埃的厚度范围。硅层230、栅极介电层240以及上端栅极电极层250可通过传统的光刻技术(如电子光束(EB)光刻技术)予以图形化。如图3所示，接着可利用公知的蚀刻技术来蚀刻硅层 230与层M0/250，以形成结构300 (步骤140)。结构300包括鳍部310、栅极介电层M0、上端栅极电极层250以及覆盖层沈0。鳍310的宽度可大约介于50埃至1000埃范围之间。依据该结构300的形态，埋入氧化层220的部分可通过如传统的一种或多种蚀刻技术加以移除(步骤150)。在一种实施例中，埋入氧化层220可被蚀刻至大约200埃至 500埃间的深度范围。如第4图所示，在蚀刻期间，可移除在鳍部310下方的埋入氧化层 220的部分。如图4所示，然后可形成侧壁栅极410与420(步骤160)。举例而言，栅极介电层430可选择性的利用已知技术以沉积或热生长在该结构300的侧表面上。栅极介电层 430可在大约5埃至30埃的厚度范围间被形成。栅极介电层430可包括传统的介电材料， 如氧化物(如二氧化硅)。在另一实施例中，氮化硅或其它材料可用以形成该栅极介电层。 如图4所示，接着在半导体器件200上沉积栅极电极层440，以形成侧壁栅极电极440。栅极电极层440可在大约100埃至1000埃的厚度范围间被形成。与该上端栅极电极层250 类似，一些材料可用以形成该侧壁栅极电极440。如图4所示，可使用例如化学机械剖光 (Chemical-Mechanical Polishi本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种在金属氧化物半导体场效应晶体管（８００）中形成栅极的方法，包括：在衬底（８１０）上形成鳍部结构（９１０）；在鳍部结构（９１０）上形成栅极介电层（８４０）；在该栅极介电层（８４０）上形成上端栅极电极层（８５０）；形成多个邻接该鳍部结构（９１０）的侧壁栅极结构（１０１０，１０２０）；移除该上端栅极电极层（８５０）和该栅极介电层（８４０）；移除该鳍部结构（９１０）的一个或多个部分，以形成多个鳍部（１１１０）；在该鳍部（１１１０）下形成至少一个额外的栅极结构（１２４０）；以及在该鳍部（１１１０）上形成至少一个额外的栅极结构（１２３０），其中该在该鳍部（１１１０）上形成至少一个额外的栅极结构（１２３０）的步骤包括：在该鳍部（１１１０）上形成第一栅极介电材料（１０３０），在该鳍部（１１１０）的上端形成第二栅极介电材料（１２１０），以及在该第二栅极介电材料（１２１０）上沉积栅极电极材料（１２２０），其中该多个鳍部（１１１０）包括具有第一和第二侧壁的至少第一鳍部和第二鳍部，而且该额外的栅极结构（１２４０）形成为在每一个该第一和第二鳍部的一部分下延伸。
【技术特征摘要】
2003.01.23 US 10/348,9111. 一种在金属氧化物半导体场效应晶体管(800)中形成栅极的方法，包括 在衬底(810)上形成鳍部结构(910)； 在鳍部结构(910)上形成栅极介电层(840)； 在该栅极介电层(840)上形成上端栅极电极层(850)； 形成多个邻接该鳍部结构(910)的侧壁栅极结构(1010，1020)； 移除该上端栅极电极层(850)和该栅极介电层(840)； 移除该鳍部结构(910)的一个或多个部分，以形成多个鳍部(1110)； 在该鳍部...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·X·安，汪海宏，B·于，
申请(专利权)人：先进微装置公司，
类型：发明
国别省市：US
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