[發(fā)明專利]無接面晶體管元件及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810290573.0
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN109887994A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡宗育;黃競加;范恭鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 南亞科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L29/423;H01L29/78;H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 黃艷

本公開提供一種無接面晶體管元件，包括：一半導(dǎo)體基底、一通道、一第一源/漏極、一第二源/漏極、一柵極及一柵極介電層。該通道包括一橫向延伸的一第一通道及一垂直延伸的一第二通道。該第一源/漏極接觸該第一通道，該第二源/漏極接觸該第二通道。該通道、該第一源/漏極及該第二源/漏極具有相同的第一摻雜形態(tài)。該柵極沉積在該第一通道的一上表面及該第二通道的側(cè)表面上，且該柵極具有與該第一摻雜形態(tài)不同的一第二摻雜形態(tài)。該柵極介電層沉積在該柵極與該通道之間。

本公開主張2017年12月6日申請的美國臨時(shí)申請案第62/595,248號及2018年1月4日申請的美國正式申請案第15/862,158號的優(yōu)先權(quán)及益處，該美國臨時(shí)申請案及該美國正式申請案的內(nèi)容以全文引用的方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開提供一種無接面晶體管元件及其制造方法，特別涉及一種具有垂直通道柵極全環(huán)(gate-all-around)的無接面晶體管及其制造方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)元件具有四個(gè)端點(diǎn)，包括一柵極端點(diǎn)、一源極端點(diǎn)、一漏極端點(diǎn)及一基極(基底)端點(diǎn)。MOSFET的源/漏極(S/D)與通道具有不同的摻雜形態(tài)，因此，在S/D及通道之間產(chǎn)生一空乏區(qū)。當(dāng)MOSFET晶體管元件尺寸縮小，空乏區(qū)將出現(xiàn)擊穿(punch)現(xiàn)象，導(dǎo)致高漏電流、更大次臨限擺幅(subthreshold swing)及漏極偏壓導(dǎo)致通道能障降低效應(yīng)(Drain Induced Barrier Lowering effect,DIBL)。換言之，短通道效應(yīng)(SCE)將愈發(fā)嚴(yán)重。另外，S/D與基極界面之間亦可能出現(xiàn)空乏區(qū)。

上文的“現(xiàn)有技術(shù)”說明僅提供背景技術(shù)，并未承認(rèn)上文的“現(xiàn)有技術(shù)”說明公開本公開的標(biāo)的，不構(gòu)成本公開的現(xiàn)有技術(shù)，且上文的“現(xiàn)有技術(shù)”的任何說明均不應(yīng)作為本公開的任一部分。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的一實(shí)施例提供一種無接面晶體管元件，包括：一半導(dǎo)體基底，具有一表面；一通道，形成在該半導(dǎo)體基底上，且該通道包括一第一通道，其實(shí)質(zhì)平行該半導(dǎo)體基底的該表面并橫向延伸，以及一第二通道，其實(shí)質(zhì)垂直該半導(dǎo)體基底的該表面并垂直延伸，其中該第一通道及該第二通道在一末端相接觸，且該通道具有一第一摻雜形態(tài)；一第一源/漏極形成在該半導(dǎo)體基底上，并與該第一通道接觸，其中該第一源/漏極具有該第一摻雜形態(tài)；一第二源/漏極形成在該半導(dǎo)體基底上，并與該第二通道接觸，其中該第二源/漏極具有該第一摻雜形態(tài)；以及一柵極，形成在該第一通道的一上表面及該第二通道的側(cè)表面上，該柵極具有一第二摻雜形態(tài)，其中該第二摻雜形態(tài)與該第一摻雜形態(tài)不同。

在一些實(shí)施例中，該第一源/漏極的摻雜濃度、該第二源/漏極的摻雜濃度及通道的摻雜濃度實(shí)質(zhì)上相同。

在一些實(shí)施例中，該柵極的摻雜濃度高于該通道的摻雜濃度。

在一些實(shí)施例中，該半導(dǎo)體基底另包括一摻雜井，該摻雜井位于該通道下方且具有該第二摻雜形態(tài)。

在一些實(shí)施例中，該摻雜井的摻雜濃度低于該通道的摻雜濃度。

在一些實(shí)施例中，該無接面晶體管元件另包括：一第一電性接點(diǎn)以電性連接該第一源/漏極；及一第二電性接點(diǎn)以電性連接該第二源/漏極。

在一些實(shí)施例中，該柵極環(huán)繞該第二通道的多個(gè)側(cè)表面。

本公開的一實(shí)施例提供一種無接面晶體管元件的制造方法，其步驟包括：提供一半導(dǎo)體基底；形成一半導(dǎo)體摻雜結(jié)構(gòu)于該半導(dǎo)體基底上，該半導(dǎo)體摻雜結(jié)構(gòu)具有一第一摻雜形態(tài)，且該半導(dǎo)體摻雜結(jié)構(gòu)包括一第一摻雜結(jié)構(gòu)及一第二摻雜結(jié)構(gòu)，其中該第一摻雜結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)平行該半導(dǎo)體基底的一表面并橫向延伸，第二摻雜結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)垂直該半導(dǎo)體基底的該表面并垂直延伸；以及形成一柵極介電層及一柵極于該半導(dǎo)體摻雜結(jié)構(gòu)上，其中該柵極具有一第二摻雜形態(tài)，且該第二摻雜形態(tài)與該第一摻雜形態(tài)不同。