[發(fā)明專利]場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制造方法、固態(tài)成像裝置和電子設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210063615.X
• 申請(qǐng)日: 2012-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN102683410B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉田慎一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號(hào): H01L29/423
• 分類號(hào): H01L29/423;H01L29/78;H01L29/786;H01L27/146;H04N5/3745
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 曲瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及場(chǎng)效應(yīng)晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管制造方法、固態(tài)成像裝置和電子設(shè)備。

背景技術(shù)

近年來(lái)，半導(dǎo)體制造技術(shù)的不斷改進(jìn)有目共睹。由于在普通的平面型晶體管結(jié)構(gòu)中所已知的短溝道效應(yīng)，這已引起漸增的截止電流(off-current)的問題。作為對(duì)于此問題的對(duì)策，已著手研究實(shí)現(xiàn)所謂的多柵結(jié)構(gòu)。這是設(shè)計(jì)成利用增強(qiáng)柵電極的靜電控制能力的三維溝道區(qū)從而抑制所述短溝道效應(yīng)的一種結(jié)構(gòu)。下面參考圖17至圖18B說(shuō)明平面型晶體管結(jié)構(gòu)與所述多柵結(jié)構(gòu)之間的主要差別。圖17示出一種典型的平面型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，圖18A和圖18B示出一種具有鰭結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該鰭結(jié)構(gòu)是所述多柵結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例。

圖17所示的平面型場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括：硅基板330；形成在硅基板330上的柵電極332，而柵絕緣膜331夾置在該兩者之間；和形成在硅基板330上的源區(qū)333和漏區(qū)334，而柵電極332夾置在該兩者之間。

當(dāng)電場(chǎng)施加自平面型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵電極332時(shí)，與所施加電場(chǎng)的幅值相對(duì)應(yīng)的電流流過該晶體管。

圖18A是鰭結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的透視圖，圖18B是此鰭結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的截面圖。

該鰭結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)晶體管大體具有：形成在基板(未示出)上的絕緣層340；和具有源區(qū)341和漏區(qū)342的SOI層，而鰭區(qū)343夾置在該兩者之間在絕緣層340上。此外，該鰭結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有以包圍鰭區(qū)343的方式形成的柵電極344，使得電場(chǎng)可沿兩個(gè)方向施加到該柵電極，如圖18B所示。

以上的鰭結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，因?yàn)樘峁┍葍H沿一個(gè)方向施予電場(chǎng)的平面型場(chǎng)效應(yīng)晶體管更好的控制電流的能力，所以可抑制短溝道效應(yīng)。

除以上概述的鰭結(jié)構(gòu)之外，所述多柵結(jié)構(gòu)的示例包括：三柵結(jié)構(gòu)，其中，沿三個(gè)方向施加電場(chǎng)；以及納米線(nanowire)結(jié)構(gòu)，其中鰭區(qū)被完全覆以柵電極，如S.Bangsaruntip等人在IEDM Tech.Dig.，p.297，(2009)中所公開的。

發(fā)明內(nèi)容

平面型場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有它的形成在平面型表面上的柵電極，而多柵結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有它的形成在由基板和鰭區(qū)所構(gòu)成的凹凸表面上的柵電極。所述凹凸表面的存在使得多柵結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵電極難以被精細(xì)地制造。

本公開鑒于以上情形而進(jìn)行，并且本公開提供一種設(shè)計(jì)成使得它的柵電極可被精細(xì)地制造的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及這種晶體管的制造方法。

本公開還提供一種配備有這種場(chǎng)效應(yīng)晶體管的固態(tài)成像裝置，以及一種裝備有這種固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備。

根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例，提供一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括：基板；半導(dǎo)體層，構(gòu)造成形成在該基板上且具有在基板上形成的鰭區(qū)，而源區(qū)和漏區(qū)形成在所述鰭區(qū)的兩端處；和構(gòu)造成具有凸部的柵電極，所述凸部局部地接觸所述鰭區(qū)的至少兩面。

因?yàn)樗鰱烹姌O具有所述凸部，所以可進(jìn)一步微細(xì)化與所述鰭區(qū)接觸的所述柵電極。

根據(jù)本公開另外一個(gè)實(shí)施例，提供一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管制造方法，包括：制造半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層具有形成在基板上的鰭區(qū)，而源區(qū)和漏區(qū)形成在所述鰭區(qū)的兩端處；制造關(guān)于所述半導(dǎo)體層具有蝕刻選擇比的膜，使得所述膜接觸所述鰭區(qū)的至少兩面；制造開口，使得所述膜的所述鰭區(qū)的至少兩面被局部暴露；和制造與所述鰭區(qū)接觸的柵電極，而所述膜夾置在該兩者之間。

根據(jù)本公開又一實(shí)施例，提供一種固態(tài)成像裝置，包括：構(gòu)造成通過接收入射光和進(jìn)行光電變換從而產(chǎn)生信號(hào)電荷的像素部；和構(gòu)造成輸出所述信號(hào)電荷的外圍電路；其中，所述像素部和所述外圍電路兩者中的至少任一者具有以上概述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

根據(jù)本公開再一實(shí)施例，提供一種電子設(shè)備，包括：以上概述的固態(tài)成像裝置、光學(xué)透鏡和信號(hào)處理電路。

根據(jù)如以上概述而實(shí)施的本公開，可進(jìn)一步微細(xì)化具有所述多柵結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵電極。

附圖說(shuō)明

圖1A、圖1B和圖1C是示出作為本公開第一實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的示意視圖；

圖2A、圖2B和圖2C是示出作為第一實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造過程的示意視圖；

圖3A、圖3B和圖3C是示出作為第一實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造過程的示意視圖；

圖4A、圖4B和圖4C是示出作為第一實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造過程的示意視圖；

圖5A、圖5B和圖5C是示出作為第一實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造過程的示意視圖；

圖6A、圖6B和圖6C是示出作為第一實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造過程的示意視圖；