[發明專利]高驅動電流三維多重閘極晶體管及其制法無效

申請號：	201010145465.8	申請日：	2010-04-13
公開（公告）號：	CN102222691A	公開（公告）日：	2011-10-19
發明（設計）人：	廖文翔;拾己寰;胡明哲;王浩;顧豪爽;廖昱基	申請（專利權）人：	聯合大學
主分類號：	H01L29/78	分類號：	H01L29/78;H01L29/423;H01L29/51;H01L29/24;H01L21/336;H01L21/28
代理公司：	北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100	代理人：	張愛群
地址：	中國臺***	國省代碼：	中國臺灣;71
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	驅動電流三維多重晶體管及其制法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發明與互補式金氧半導體(CMOS)有關，特別是指一種高驅動電流三維多重閘極晶體管及其制法。

背景技術

互補式金氧半導體(CMOS)尺寸的微縮可以帶來兩大好處，一是元件性能的提高，二是功耗的降低。然而，這個趨勢如今卻已經達到了極限，元件中的銅互連已經導致了串擾、功耗與電阻-電容(RC)延遲等方面的問題。

一般來說，互補式金氧半導體尺寸的微縮是將關鍵的閘極氧化層以降低厚度的方式達成最佳化的目的。然而，當時程進入納米節點，傳統的二氧化硅已無法再通過持續降低厚度達成良好的通道控制能力，其過高的漏電流將使得尺寸向下縮小變得無以為繼，雖然目前有使用氮氧化硅的方案，然其有限的介電系數并無法有效延展互補式金氧半導體的世代演進，目前各大互補式金氧半導體制造廠皆嘗試著不同的幾個方向來達成元件特性的改善。例如，加入局部或全面的應變結構通過應變力改變通道中硅晶格常數來提升載子傳輸速度，以提升元件效能。然而，單靠應變技術可能依然無法持續達成45nm或32nm以下所期盼的元件效能。而導入高介電常數介電質及穩定的功函數閘極金屬層的方式，由于帶電載子可通過穿隧效應穿透介電質而形成漏電流，導入高介電常數介電質取代傳統SiO2或SiON成為可行的方案之一，以求降低漏電流并達成等效電容以控制通道開關。

此外，亦有廠商改變了過去五十年以來一直都采用的標準平面(two-dimensional，二度空間)電晶體架構，形成了三度空間(three-dimensional)的架構。例如，英飛凌科技(Infineon?Technologies)發表了多重閘極場效電晶體(Multi-gate?field-effect?transistor)技術，在未來是面對眾多挑戰的解決方法之一。在面積小又需要眾多功能的積體電路上，可比今日的平面單閘極技術(Planar?single-gate)所消耗的功率要小很多。在此新技術的一項展示中，英飛凌的研究人員測試了采用全新65nm多重閘極場效電晶體架構，所制造全球第一個高復雜性電路，和目前的單閘極技術所生產出相同功能和效能的產品相比較，其面積幾乎要縮小約30％，這類新電晶體的靜態電流是之前的十分之一而已。依據研究人員的計算，和目前在生產制程使用的65nm技術相比，如此的靜態電流將會使采用的攜帶式裝置的能量使用效率和電池壽命增加達一倍左右，未來的制程技術(32nm及以下的技術)還將進一步大幅提高此比例。

由英飛凌研究員所測試的65nm電路包括超過3,000個主動式電晶體，許多結果均確認三度空間多重閘極技術和當今的各種成熟技術一樣的優異，但以相同的各種功能來說，所消耗的能量只有傳統平面閘極一半左右，在未來的技術世代來說，此優勢將確信會愈來愈重要。

目前為止，有關多重閘極結構的互補式金氧半導體專利甚多，此處不一一贅述，而關于三維閘極互補式金氧半導體的專利皆非三維的多重閘極結構。換言之，三維的多重閘極互補式金氧半導體結構顯然是半導體產業未來發展的趨勢。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種高驅動電流三維多重閘極晶體管及其制法，其不僅符合半導體產業未來朝三維、多重閘極結構發展的趨勢；而且，全新的三維閘極結構相較于現有的N/PMOS的硅通道可具有更高的驅動電流流動性，實用價值甚佳。

本發明的發明目的是通過下述技術方案予以實現的：

一種高驅動電流三維多重閘極晶體管，其特征在于：包含

一硅基底；

一隔離層，形成于該硅基底表面；

數個閘極，垂直設置于該絕緣層表面；各閘極分別包含一硅鰭片；一硅鍺通道層，形成于該硅鰭片外側；一高介電常數閘極介電層，形成于該硅鍺通道層外側；一保護層，經熱處理，形成于該硅鰭片、硅鍺通道層與高介電常數閘極介電層頂端。

所述隔離層系埋入氧化層。

所述保護層采用氮化硅材質。

還包含有一第一硬遮罩層，形成于所述保護層表面。