本发明专利技术提供了使用后栅极工艺制造的场控晶体管结构。根据本发明专利技术的实施方式，提供了一种场控晶体管结构。该场控晶体管结构包括半导体基板、金属栅极、多晶硅（多晶硅）层、以及第一金属部分和第二金属部分。多晶硅层具有第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，并设置在第一侧面上的半导体基板和第二侧面上的金属栅极之间。多晶硅层还设置在第三侧面和第四侧面上的第一金属部分和第二金属部分之间。根据本发明专利技术的一些实施方式，场控晶体管结构还可包括设置在多晶硅层和半导体基板之间的薄金属层。薄金属层可与第一金属部分和第二金属部分中的每一个电耦接。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种根据各种铸造生产技术(foundry production technique)以及新颖的用于制造场控晶体管栅极结构(field transistor gate structure)的工艺来制造的场控晶体管栅极结构。
技术介绍
由于制造半导体元件所需的设备的过高的成本，所以许多半导体公司将它们的半导体元件的实际制造外包(outsource)给专门的半导体铸造厂。虽然铸造厂可能拥有许多客户，每个客户需要很多种不同的半导体元件，但是，将典型地需要其每个客户提交由来自标准库的元件组成的设计，以便促进为其所有客户制造元件的公共工艺的使用。 对于一些客户，来自标准库的元件不足以满足其所有需求。例如，客户可能希望使用非标准库的部分的元件。然而，铸造厂通常不愿意或不能在个别客户的基础上改变其工艺步骤。因此，存在对按照现有铸造工艺制造新元件的需求。
技术实现思路
根据本专利技术的实施方式，提供了一种场控晶体管结构(field transistorstructure)ο场控晶体管结构包括半导体基板、金属栅极、多晶娃(polycrystallinesilicon)(多晶娃(polysilicon))层、以及第一金属部分和第二金属部分。多晶娃层具有第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，并设置在第一侧面上的半导体基板和第二侧面上的金属栅极之间。多晶硅层还设置在第三侧面和第四侧面上的第一金属部分和第二金属部分之间。根据本专利技术的一些实施方式，场控晶体管结构还可包括设置在多晶硅层和半导体基板之间的薄金属层(或多个不同金属层的组合)。薄金属层可与第一金属部分和第二金属部分中的每一个电耦接(耦合，couple)。还可在金属栅极和多晶硅层之间设置层间电介质(inter-layer dielectric) (ILD)0根据本专利技术的实施方式，提供了一种一次可编程装置。该一次可编程装置可包括半导体基板和多个形成于半导体基板上的可编程元件。每个可编程元件可包括金属栅极、第一金属部分和第二金属部分、以及多晶硅层。多晶硅层具有第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，并设置在第一侧面上的半导体基板和第二侧面上的金属栅极之间。另外，多晶硅层设置在第三侧面和第四侧面上的第一金属部分和第二金属部分之间。可在多晶硅层和半导体基板之间设置薄金属层或多个不同金属层的组合。另外，薄金属层可与第一金属部分和第二金属部分电耦接。可编程元件还可包括设置在金属栅极和多晶硅层之间的ILD。根据本专利技术的实施方式，提供了一种制造场控晶体管结构的方法。该方法包括在硅基板上沉积第一介电层。在第一介电层的顶部上沉积薄金属层(或多个不同金属层的组合)，并在薄金属层的顶部上沉积多晶硅层。然后，从多晶硅层去除第一部分和第二部分，并用第一金属部分和第二金属部分回填。在场控晶体管结构的顶部上沉积金属栅极。该方法还可包括，根据本专利技术的实施方式，在多晶硅层和金属栅极之间沉积第二介电层。根据一些实施方式，基板可组成硅或在顶部上具有浅沟槽隔离(STI)层的硅。本专利技术提供了一种场控晶体管结构，包括半导体基板；金属栅极；第一金属部分和第二金属部分；以及具有第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面的多晶硅层，其中，所述多晶硅层设置在所述第一侧面上的所述半导体基板和所述第二侧面上的所述金属栅极之间；并且其中，所述多晶硅层设置在所述第三侧面和第四侧面上的所述第一金属部分和第二金属部分之间。根据本专利技术的场控晶体管结构，进一步包括设置在所述多晶硅层和所述半导体基板之间的薄金属层，其中，所述薄金属层将所述第一金属部分和第二金属部分彼此电耦接。·根据本专利技术的场控晶体管结构，其中，所述薄金属层被构造为，响应于在所述第一金属部分和第二金属部分之间施加的高电流而增加其电阻。根据本专利技术的场控晶体管结构，进一步包括设置在所述金属栅极和所述多晶硅层之间的层间电介质(ILD)。根据本专利技术的场控晶体管结构，其中，所述第一金属部分和第二金属部分之间的所述多晶硅层的电导率随着施加至所述金属栅极的电压而变化。根据本专利技术的场控晶体管结构，其中，所述第一金属部分和第二金属部分之间的所述多晶硅层的电导率随着在所述第一金属部分和第二金属部分之间施加的信号的频率而变化。根据本专利技术的场控晶体管结构，其中，所述多晶硅层包括Ti、TiN, TaN, Al、Ta、Mo或W。根据本专利技术的场控晶体管结构，其中，所述多晶硅层是轻掺杂的。根据本专利技术的场控晶体管结构，其中，所述多晶硅层是本征半导体。根据本专利技术的场控晶体管结构，进一步包括设置于所述金属层和所述半导体基板之间的介电层。根据本专利技术的场控晶体管结构，其中，所述介电层是高k材料、氧化物、氮化物、或氧氮化物、或它们的组合。根据本专利技术的场控晶体管结构，进一步包括设置于所述介电层和所述半导体基板之间的浅沟槽隔离(STI)层。根据本专利技术的场控晶体管结构，其中，当对所述金属栅极施加栅极电压时，在多晶硅层中形成导电通道，从而形成具有第一金属部分和第二金属部分的场效应晶体管，所述第一金属部分和第二金属部分分别用作所述场效应晶体管的源极和漏极。根据本专利技术的场控晶体管结构，其中，所述薄金属层随着对所述第一金属部分和第二金属部分施加高电流而改变阻抗，从而形成一次可编程(OTP)存储器。本专利技术还提供了一种制造场控晶体管结构的方法，包括在硅基板上沉积第一介电层；在所述硅基板的顶部上沉积薄金属层；在所述薄金属层的顶部上沉积多晶硅层；从所述多晶硅层去除第一部分和第二部分，并且用第一金属部分和第二金属部分回填所去除的部分；以及在所述场控晶体管结构的顶部上沉积金属栅极。根据本专利技术的制造场控晶体管结构的方法，进一步包括在所述多晶硅层和所述金属栅极之间沉积第二介电层。根据本专利技术的制造场控晶体管结构的方法，进一步包括形成通过所述第二介电层对于所述第一金属部分和第二金属部分的第一触点和第二触点。根据本专利技术的制造场控晶体管结构的方法，进一步包括通过沉积、光刻、蚀刻和化学机械抛光(CMP)的组合在所述硅基板上限定隔离层部分。根据本专利技术的制造场控晶体管结构的方法，其中，所述硅基板在其顶部上具有一个或多个氧化物或浅沟槽隔离(STI)层。根据本专利技术的制造场控晶体管结构的方法，其中，所述金属层、第一金属部分、第二金属部分和金属栅极中的一个或多个由Ti、TiN, TaN, Al、Ta、Mo或W制成。根据本专利技术的制造场控晶体管结构的方法，其中，所述介电层包括高k材料、氧化物、氮化物、氧氮化物、或它们的任意组合。根据本专利技术的制造场控晶体管结构的方法，其中，所述多晶硅层是不掺杂的。根据本专利技术的制造场控晶体管结构的方法，其中，所述多晶硅层是轻掺杂的。根据本专利技术的制造场控晶体管结构的方法，其中，所述沉积步骤包括PVD、CVD或ALD工艺。下面参考附图详细地描述本专利技术的其他特征和优点、以及本专利技术的各个实施方式的结构和操作。应当注意，本专利技术不限于这里描述的特定实施方式。这里仅为了说明性的目的而给出这种实施方式。基于这里包含的教导，其他实施方式对于相关领域的技术人员来说将是显而易见的。附图说明参考附图描述本专利技术的实施方式。在图中，相似的参考数字表示相同或功能上相似的元件。另外，参考数字最左边的一个或多个数字表示该参考数字首次出现的图。图Ia示出了根据本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种场控晶体管结构，包括：半导体基板；金属栅极；第一金属部分和第二金属部分；以及具有第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面的多晶硅层，其中，所述多晶硅层设置在所述第一侧面上的所述半导体基板和所述第二侧面上的所述金属栅极之间；并且其中，所述多晶硅层设置在所述第三侧面和第四侧面上的所述第一金属部分和第二金属部分之间。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卢兆旸，萧光杰，伊藤明，
申请(专利权)人：美国博通公司，
类型：发明
国别省市：
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