[發明專利]半導體晶體管結構及其制造方法

無效

• 申請號: 201110241106.7
• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN102280454A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 張嚴波;韓偉華;杜彥東;李小明;陳艷坤;楊香;楊富華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L29/78;H01L21/84;H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

1.一種半導體晶體管結構，包括：

一絕緣體上硅，該絕緣體上硅包括埋氧層和頂層硅，該頂層硅的中間有一凹部，該凹部兩側分別為頂層硅的源區和漏區，該源區和漏區之間通過多個硅鰭狀結構連接形成溝道，該頂層硅的源區、漏區和硅鰭狀結構為同一摻雜類型；

一柵極導電條制作在凹部內，并包裹硅鰭狀結構；

一漏電極，該漏電極制作在頂層硅的漏區上；

一源電極，該源電極制作在頂層硅的源區上；

一柵電極，該柵電極制作在柵極導電條上。

2.根據權利要求1所述的半導體晶體管結構，其中頂層硅的源區、漏區和硅鰭狀結構的表面制作有一絕緣介質層。

3.根據權利要求1所述的半導體晶體管結構，其中硅鰭狀結構的數量為1-500。

4.根據權利要求1所述的半導體晶體管結構，其中頂層硅的源區和漏區為同一摻雜類型，摻雜類型為N型或P型，摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3-1×10²¹cm^-3。

5.根據權利要求1所述的半導體晶體管結構，其中硅鰭狀結構的截面形狀為矩形、圓角矩形、圓形、橢圓形、三角形或梯形。

6.根據權利要求1的晶體管結構，其中硅鰭狀結構的截面尺寸為3納米-100納米。

7.根據權利要求1所述的半導體晶體管結構，其中硅鰭狀結構的摻雜濃度為1×10¹⁵cm^-3-1×10²¹cm^-3。

8.根據權利要求2所述的半導體晶體管結構，其中絕緣介質層的材料為SiO₂、氮氧化物、HfO₂、ZrO₂、Al₂O₃、TiO₂、La₂O₃、SrTiO₃或LaAlO₃，或其混合結構。

9.一種半導體晶體管結構的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：選用絕緣體上硅，對其頂層硅進行摻雜，摻雜類型為N型或P型；

步驟2：通過熱氧化在頂層硅的表面生長一層SiO₂硬掩膜；

步驟3：通過光刻和SiO₂刻蝕，在SiO₂硬掩膜上預定義器件區，預定義器件區后的SiO₂硬掩膜包括源區SiO₂硬掩膜、漏區SiO₂硬掩膜和溝道區鰭狀結構SiO₂硬掩膜，SiO₂硬掩膜被刻蝕掉的區域露出頂層硅；

步驟4：通過低壓化學汽相沉積在SiO₂硬掩膜和露出的頂層硅上覆蓋一層氮化硅硬掩膜；

步驟5：通過光刻和氮化硅刻蝕，在氮化硅硬掩膜上重新定義源區和漏區，重新定義源區和漏區后的氮化硅硬掩膜包括源區氮化硅硬掩膜和漏區氮化硅硬掩膜；

步驟6：在SiO₂硬掩膜和氮化硅硬掩膜的掩蔽下，刻蝕頂層硅，露出埋氧層，得到頂層硅的源區、漏區和硅鰭狀結構；

步驟7：選擇性熱氧化，在硅鰭狀結構表面生成SiO₂層，熱氧化對硅的消耗使硅鰭狀結構的截面尺寸減小，而源區和漏區在氮化硅硬掩膜的阻擋下表面未被氧化；

步驟8：采用磷酸溶液去除源區和漏區上的氮化硅硬掩膜；

步驟9：濕法腐蝕去除SiO₂硬掩膜和SiO₂層，濕法腐蝕的各向同性使硅鰭狀結構因其下方的埋氧層被腐蝕而懸空，在硅鰭狀結構的周圍出現凹部；

步驟10：通過熱氧化或化學氣相沉積在源區、漏區和硅鰭狀結構的表面生長絕緣介質層，使其包裹懸空的硅鰭狀結構；

步驟11：通過化學氣相沉積在絕緣介質層上覆蓋導電材料層；

步驟12：通過光刻和刻蝕在導電材料層上定義出柵極導電條；

步驟13：對源區和漏區進行摻雜，摻雜類型與步驟1的摻雜類型相同；

步驟14：在源區、漏區和柵極導電條上分別制作源電極、漏電極和柵電極，完成器件的制備。