[發明專利]金屬氧化物半導體(MOS)晶體管及其制作方法

有效

• 申請號: 201310655295.1
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103872132B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 權勇·林;斯坦利·升澈·松;阿米塔比·賈殷
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/10;H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

1.一種在單晶硅的表面處形成的金屬氧化物半導體場效應晶體管，所述表面具有第一導電性類型，所述金屬氧化物半導體場效應晶體管包括：

第二導電性類型的源極及漏極區域，其在所述表面的通過所述單晶硅中的凹部彼此分離的位置處形成；

第一及第二電介質結構，其分別安置于所述源極及漏極區域上方，所述第一及第二電介質結構中的每一者具有安置于所述凹部的部分的正上方的部分；

柵極電介質層，其安置于所述凹部的表面處且在所述第一及第二電介質結構的部分的正下方以及在所述凹部的上方的所述第一及第二電介質結構的垂直邊緣上方延伸；

柵極電極，其安置于所述凹部內且通過所述柵極電介質層與所述表面分離，所述柵極電極具有在所述第一及第二電介質結構的部分的正下方延伸的部分。

2.根據權利要求1所述的晶體管，其中所述源極及漏極區域各自包括：

所述第二導電性類型的第一摻雜部分，其從所述表面延伸到第一深度；及

所述第二導電性類型的第二摻雜部分，其環繞所述第一摻雜部分，從所述表面延伸到大于所述第一深度的第二深度，所述第二摻雜部分比所述第一摻雜部分被更輕地摻雜。

3.根據權利要求1所述的晶體管，其中所述第一及第二電介質結構各自包括：

中心部分，其由第一電介質材料形成；及

電介質間隔件，其由第二電介質材料形成，安置于所述中心部分的一側上及所述凹部的一部分上方，其中所述柵極電介質層沿所述電介質間隔件的整個底部表面延伸。

4.根據權利要求3所述的晶體管，其中所述第一及第二電介質結構各自進一步包括：

蝕刻停止部分，其安置于所述中心部分下方及所述中心部分與所述電介質間隔件之間，其中所述柵極電極在所述電介質間隔件與所述蝕刻停止部分下方延伸。

5.根據權利要求1所述的晶體管，其中所述柵極電介質層包括高k電介質材料；

且其中所述柵極電極包括金屬。

6.根據權利要求1所述的晶體管，其中下伏于所述第一及第二電介質結構的所述部分下的所述凹部的所述部分具有在<111>晶體平面中的表面；

且其中所述凹部具有在<100>晶體平面中的底部表面。

7.一種制作在單晶硅的表面處形成的金屬氧化物半導體場效應晶體管的方法，所述表面具有第一導電性類型，所述方法包括：

在所述表面的選定位置處形成虛擬柵極電介質，所述表面的所述選定位置具有第一導電性類型；

在所述選定位置處形成上覆于所述虛擬柵極電介質上的虛擬柵極電極；

在所述虛擬柵極電極的相對側上形成電介質結構，所述電介質結構的部分上覆于所述虛擬柵極電介質的部分上；

將第二導電性類型的源極/漏極區域在所述虛擬柵極電極的相對側上的位置處形成到所述表面中；

接著移除第一虛擬柵極電極；

從所述表面的所述選定位置及所述電介質結構的部分的正下方蝕刻虛擬柵極電介質材料；

在所述電介質結構之間及正下方的位置處向所述硅中蝕刻凹部；

在所述凹部的表面處形成柵極電介質層；及

形成上覆于所述柵極電介質層上及在所述電介質結構之間的柵極電極，所述柵極電極具有在所述電介質結構的正下方延伸的部分。

8.根據權利要求7所述的方法，其中所述形成所述電介質結構的步驟包括：

在所述形成所述虛擬柵極電極的步驟之后，在所述虛擬柵極電極的相對側壁上形成側壁電介質間隔件；及

在所述形成源極/漏極區域的步驟之后，在所述源極/漏極區域上方沉積電介質材料。

9.根據權利要求8所述的方法，其中所述形成源極/漏極區域的步驟包括：

在所述形成側壁電介質間隔件的步驟之前，給所述表面植入所述第二導電性類型的摻雜劑離子以形成從所述表面延伸到第一深度的所述第二導電性類型的區域。