[發(fā)明專利]高效率FinFET二極管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310684897.X
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103915486A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范學(xué)實;張勝杰;胡嘉欣;梁銘彰;吳顯揚(yáng);謝文興;黃靖方
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/41
• 分類號: H01L29/41;H01L29/861
• 代理公司: 北京德恒律治知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

本申請要求于2012年12月31日提交的序列號為61/747,764的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的來說涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及高效率FinFET二極管。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)發(fā)展到追求更高器件密度、更高性能和更低成本的納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)。隨著這種進(jìn)步的產(chǎn)生，制造和設(shè)計問題的挑戰(zhàn)已經(jīng)促使三維設(shè)計的發(fā)展，諸如鰭狀場效應(yīng)晶體管（FinFET）器件。FinFET器件的使用在半導(dǎo)體工業(yè)中已經(jīng)獲得了普及。FinFET器件與傳統(tǒng)的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）器件（也稱為平面器件）相比具有若干優(yōu)勢。這些優(yōu)勢可包括更高的芯片面積效率、提高的載流子遷移率以及與平面器件的制造工藝兼容的制造工藝。因此，需要設(shè)計一種將FinFET器件用于部分或整個IC芯片的集成電路（IC）芯片。

典型的FinFET器件制造有從襯底延伸的稱為“鰭”的薄的鰭狀結(jié)構(gòu)和設(shè)置在鰭上方（例如，圍繞）的柵極。鰭結(jié)構(gòu)由半導(dǎo)體材料（通常為硅）制成，且如果用作晶體管，則具有形成在其內(nèi)部的電流溝道。當(dāng)FinFET器件用作晶體管時，柵極用于控制溝道中的電流。

以與用現(xiàn)在的平面SOI技術(shù)或體硅CMOS技術(shù)建造的二極管基本相同的方式，二極管可使用絕緣體上硅（SOI）技術(shù)建造在FinFET結(jié)構(gòu)上。然而，與傳統(tǒng)的平面半導(dǎo)體二極管相比，由于鰭結(jié)構(gòu)引起的劣化，使用FinFET結(jié)構(gòu)構(gòu)造的二極管具有效率降低的缺點(diǎn)。FinFET二極管中多個鰭結(jié)構(gòu)的存在減少了用于產(chǎn)生注入電流的有效面積，從而降低了由每單位單元面積產(chǎn)生的注入電流所確定的二極管效率。

因此，需要提供比傳統(tǒng)的FinFET二極管具有更高效率的FinFET二極管及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底，具有相對的第一末端和第二末端；由一個或多個基本平行、細(xì)長且相等數(shù)量的半導(dǎo)體鰭結(jié)構(gòu)組成的第一組鰭結(jié)構(gòu)和第二組鰭結(jié)構(gòu)，在襯底之上設(shè)置為分別與第一末端和第二末端相鄰，第一組鰭結(jié)構(gòu)和第二組鰭結(jié)構(gòu)彼此間隔開；一個或多個基本等距并平行的細(xì)長的柵極結(jié)構(gòu)，形成在第一組鰭結(jié)構(gòu)和第二組鰭結(jié)構(gòu)之上，使得每個柵極結(jié)構(gòu)均垂直橫過第一組鰭結(jié)構(gòu)和第二組鰭結(jié)構(gòu)；多個電介質(zhì)帶，交織設(shè)置在第一組鰭結(jié)構(gòu)和第二組鰭結(jié)構(gòu)之間用于使它們彼此之間電絕緣；第一組半導(dǎo)體帶，由一個或多個摻雜半導(dǎo)體帶組成，具有第一導(dǎo)電類型且分別縱向地形成在第一組鰭結(jié)構(gòu)之上；以及第二組半導(dǎo)體帶，由一個或多個第二摻雜半導(dǎo)體帶組成，具有與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型且分別縱向地形成在第二組鰭結(jié)構(gòu)之上，其中，第一組半導(dǎo)體帶與第二組半導(dǎo)體帶電絕緣。

優(yōu)選地，通過柵極結(jié)構(gòu)劃分第一組半導(dǎo)體帶與第二組半導(dǎo)體帶的每一個。

優(yōu)選地，該半導(dǎo)體器件還包括：形成在第一組半導(dǎo)體帶與第二組半導(dǎo)體帶之上的一個或多個金屬接觸件。

優(yōu)選地，第一組半導(dǎo)體帶中的所有半導(dǎo)體帶均通過金屬接觸件彼此電連接。

優(yōu)選地，以第一導(dǎo)電類型或第二導(dǎo)電類型的摻雜劑注入襯底。

優(yōu)選地，第一組半導(dǎo)體帶與第二組半導(dǎo)體帶通過外延生長與相應(yīng)的第一組鰭結(jié)構(gòu)和第二組鰭結(jié)構(gòu)整體地形成。

優(yōu)選地，第一組半導(dǎo)體帶與第二組半導(dǎo)體條帶被原位摻雜。

優(yōu)選地，單位單元中的鰭結(jié)構(gòu)的數(shù)量是4個、6個或8個。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種FinFET二極管，包括：半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體襯底被摻雜以具有第一導(dǎo)電類型或與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型；第一組鰭結(jié)構(gòu)和第二組鰭結(jié)構(gòu)，由基本等距、平行、細(xì)長和相等數(shù)量的半導(dǎo)體鰭結(jié)構(gòu)組成，形成在襯底上方，第一組鰭結(jié)構(gòu)和第二組鰭結(jié)構(gòu)彼此間隔開且電絕緣，并且每組中的鰭結(jié)構(gòu)彼此電絕緣；以及多個基本等距和平行的細(xì)長的柵極結(jié)構(gòu)，形成在第一組鰭結(jié)構(gòu)和第二組鰭結(jié)構(gòu)之上，使得每個柵極結(jié)構(gòu)均垂直橫過第一組鰭結(jié)構(gòu)和第二組鰭結(jié)構(gòu)，其中，第一組鰭結(jié)構(gòu)的每個鰭結(jié)構(gòu)的頂部被摻雜以具有第一導(dǎo)電類型，第二組鰭結(jié)構(gòu)的每個鰭結(jié)構(gòu)的頂部被摻雜以具有第二導(dǎo)電類型。

優(yōu)選地，通過柵極結(jié)構(gòu)劃分第一組鰭結(jié)構(gòu)與第二組鰭結(jié)構(gòu)的頂部。

優(yōu)選地，該FinFET二極管還包括：形成在第一組鰭結(jié)構(gòu)與第二組鰭結(jié)構(gòu)的被摻雜頂部上的一個或多個金屬接觸件。

優(yōu)選地，分別來自第一組鰭結(jié)構(gòu)和第二組鰭結(jié)構(gòu)的兩個最靠近的鰭結(jié)構(gòu)之間的間距大于對應(yīng)的第一組鰭結(jié)構(gòu)和第二組鰭結(jié)構(gòu)內(nèi)的兩個相鄰的鰭結(jié)構(gòu)之間的平均間距。

優(yōu)選地，單位單元中的鰭結(jié)構(gòu)的數(shù)量是4個、6個或8個。