鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)及其制作方法，所述鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括襯底，所述襯底中凹設(shè)形成有分立的第一柵極及第二柵極；第二柵介質(zhì)層，為條狀并覆蓋所述第一柵極與第二柵極；所述第二柵介質(zhì)層中間區(qū)域上形成有第二柵極材料層，所述第二柵極材料層及其下方的第二柵介質(zhì)層構(gòu)成第三柵極；一對(duì)側(cè)墻，形成于所述第二柵介質(zhì)層縱向相對(duì)的兩側(cè)壁上，所述側(cè)墻兩側(cè)的襯底中分別形成有源極區(qū)域和漏極區(qū)域。本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)具有三個(gè)獨(dú)立的柵極，可以分別在三個(gè)柵極上加不同的電壓對(duì)溝道進(jìn)行控制，操作更靈活，可獲得更大的電流及更快的響應(yīng)速度，有效提升晶體管結(jié)構(gòu)的性能；且溝道位于襯底中，降低了工藝難度并節(jié)約成本。
【專利說明】鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，涉及一種晶體管，特別是涉及一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)及其制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今半導(dǎo)體制造業(yè)在摩爾定律的指導(dǎo)下迅速發(fā)展，不斷地提高集成電路的性能和集成密度，同時(shí)盡可能的減小集成電路的功耗。因此，制備高性能、低功耗的超短溝道器件將成為未來半導(dǎo)體制造業(yè)的焦點(diǎn)。對(duì)于全耗盡型晶體管，為了獲得晶體管的理想亞閾值梯度，硅主體的厚度必須約是晶體管柵極長(zhǎng)度的三分之一。然而隨著柵極長(zhǎng)度縮小，盡量降低硅膜厚度的需求變得越來越不實(shí)際，因?yàn)楹穸刃∮?0納米的硅膜的加工是極其困難的。一方面，在一個(gè)納米的量級(jí)上獲得晶片的一致性異常艱難，另一方面，薄硅膜很容易在后續(xù)的各種清潔工藝中被消耗掉，使得后續(xù)源漏極生長(zhǎng)變得極其艱難。
[0003]目前已出現(xiàn)雙柵或多柵結(jié)構(gòu)的鰭式半導(dǎo)體器件，可以在一定程度上解決上述問題。一般來說，雙柵器件在溝道兩側(cè)都有電極，所以硅主體的厚度可以是單柵極的兩倍，并且仍可以獲得全耗盡型晶體管；多柵結(jié)構(gòu)同理。通過多柵結(jié)構(gòu)，能夠很好加強(qiáng)柵對(duì)于溝道的控制能力，使得電場(chǎng)線難以從漏端直接穿過溝道到達(dá)源端，這樣就能大幅度的改善漏至勢(shì)壘降低效應(yīng)，減小漏電流，并且很好的抑制短溝道效應(yīng)。此外，溝道區(qū)域不需要像傳統(tǒng)平面場(chǎng)效應(yīng)晶體管一樣進(jìn)行重?fù)诫s來抑制短溝道效應(yīng)，輕摻雜溝道區(qū)域的優(yōu)勢(shì)在于減小了散射帶來的遷移率下降，從而使多柵結(jié)構(gòu)器件的遷移率得到大幅度改善。鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為一種新結(jié)構(gòu)器件，很有潛力替代傳統(tǒng)平面場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0004]目前的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)具有如下缺點(diǎn):(I)工藝要求高，因?yàn)樾纬蓷l狀鰭需要刻蝕掉襯底表面大部分材料，只留下很小的條狀鰭結(jié)構(gòu)，工藝難度較高，通常在刻蝕完畢后還需要通過再生長(zhǎng)以得到理想形狀的鰭結(jié)構(gòu)，工藝相對(duì)復(fù)雜；(2)兩個(gè)或多個(gè)柵極上只能加相同的電壓，操作靈活性不高，不利于進(jìn)一步提高晶體管的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)及其制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜、操作靈活性不高的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法，至少包括以下步驟:
[0007]S1:提供一襯底，在所述襯底中凹設(shè)形成分立的第一柵極及第二柵極；所述第一柵極及第二柵極均包括第一柵極材料層及包圍所述第一柵極材料層側(cè)壁和底部的第一柵介質(zhì)層；所述第一柵極及第二柵極上表面與所述襯底上表面齊平；
[0008]S2:在所述襯底上形成一覆蓋所述第一柵極與第二柵極的條狀結(jié)構(gòu)；所述條形結(jié)構(gòu)自下而上依次包括第二柵介質(zhì)層及第二柵極材料層；
[0009]S3:在所述條狀結(jié)構(gòu)縱向相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上分別形成一側(cè)墻；然后在一對(duì)側(cè)墻兩側(cè)的襯底中分別形成源極區(qū)域和漏極區(qū)域；
[0010]S4:刻蝕所述條形結(jié)構(gòu)兩端直至露出部分第二柵介質(zhì)層上表面；刻蝕之后剩余的第二柵極材料層及其下方的第二柵介質(zhì)層構(gòu)成第三柵極；
[0011]S5:在步驟S4獲得的結(jié)構(gòu)上形成絕緣層并進(jìn)行拋光直至所述絕緣層上表面與所述第三柵極上表面齊平；最后分別在所述第一柵極、第二柵極、源極區(qū)域及漏極區(qū)域上方形成接觸孔。
[0012]可選地，所述第一柵極及第二柵極在水平面上的投影為方形，高度范圍是20nm?60nm,寬度范圍是1nm?30nm。
[0013]可選地，所述第三柵極的縱向?qū)挾却笥诨虻扔谒龅谝粬艠O及第二柵極的縱向?qū)挾取?br> [0014]可選地，所述第三柵極的橫向?qū)挾刃∮诨虻扔谒龅谝粬艠O與第二柵極的間距。
[0015]可選地，所述源極區(qū)域和漏極區(qū)域通過摻雜形成，摻雜的深度小于或等于所述第一柵極及第二柵極的高度。
[0016]可選地，于所述步驟SI中形成第一柵極及第二柵極之前還包括對(duì)所述襯底進(jìn)行等離子體處理的步驟；所述等離子體包括N、F或Ar中的一種或多種。
[0017]可選地，所述襯底為Si襯底或SOI襯底。
[0018]本發(fā)明還提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，包括:
[0019]襯底，所述襯底中凹設(shè)形成有分立的第一柵極及第二柵極；所述第一柵極及第二柵極均包括第一柵極材料層及包圍所述第一柵極材料層側(cè)壁和底部的第一柵介質(zhì)層；所述第一柵極及第二柵極上表面與所述襯底上表面齊平；
[0020]第二柵介質(zhì)層，所述第二柵介質(zhì)層為條狀并覆蓋所述第一柵極與第二柵極；所述第二柵介質(zhì)層中間區(qū)域上形成有第二柵極材料層，所述第二柵極材料層及其下方的第二柵介質(zhì)層構(gòu)成第三柵極；
[0021]一對(duì)側(cè)墻，形成于所述第二柵介質(zhì)層縱向相對(duì)的兩側(cè)壁及所述第二柵極材料層縱向相對(duì)的兩側(cè)壁上，所述側(cè)墻上表面與所述第三柵極上表面齊平；所述側(cè)墻兩側(cè)的襯底中分別形成有源極區(qū)域和漏極區(qū)域；
[0022]絕緣層，所述絕緣層形成于所述第三柵極兩端的第二柵介質(zhì)層表面、所述源極區(qū)域表面及所述漏極區(qū)域表面；所述絕緣層上表面與所述第三柵極上表面齊平；所述第一柵極、第二柵極、源極及漏極區(qū)域上方形成有接觸孔。
[0023]可選地，所述第三柵極的縱向?qū)挾却笥诨虻扔谒龅谝粬艠O及第二柵極的縱向?qū)挾取?br> [0024]可選地，所述第三柵極的橫向?qū)挾刃∮诨虻扔谒龅谝粬艠O與第二柵極的間距。
[0025]如上所述，本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)及其制作方法，具有以下有益效果:本發(fā)明鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)具有三個(gè)獨(dú)立的柵極，可以分別在三個(gè)柵極上加不同的電壓對(duì)溝道進(jìn)行控制，獲得更大的電流及更快的響應(yīng)速度，有效提升晶體管結(jié)構(gòu)的性能；本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管溝道位于襯底中，制作時(shí)無需刻蝕掉大量的襯底，因此減少了刻蝕時(shí)間、節(jié)約了成本，且降低了工藝難度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1顯示為本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法的工藝流程圖。
[0027]圖2顯示為本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法在襯底上形成掩膜并圖形化后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3顯示為圖2所示結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0029]圖4顯示為本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法刻蝕襯底形成溝槽并在溝槽側(cè)壁及底部形成第一柵介質(zhì)層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖5顯示為圖4所示結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0031]圖6顯示為本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法形成第一柵極材料層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖7顯示為本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法形成第一柵極及第二柵極后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖8顯示為圖7所示結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0034]圖9顯示為本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法形成一覆蓋第一柵極與第二柵極的條狀結(jié)構(gòu)后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖10顯示為圖9所示結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0036]圖11顯示為本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法在條狀結(jié)構(gòu)縱向相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上形成側(cè)墻后的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0037]圖12顯示為本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法形成源極區(qū)域及漏極區(qū)域后的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0038]圖13顯示為本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法形成第三柵極后的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0039]圖14顯示為圖13所示結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0040]圖15顯示為本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法形成絕緣層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖16顯示為圖15所示結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0042]圖17顯示為本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖18顯示為圖17所示結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0044]元件標(biāo)號(hào)說明
[0045]SI ?S5步驟
[0046]I襯底
[0047]2掩膜
[0048]3凹槽
[0049]4第一柵介質(zhì)層
[0050]5第一柵極材料層
[0051]6第一柵極
[0052]7第二柵極
[0053]8第二柵介質(zhì)層
[0054]9第二柵極材料層
[0055]10側(cè)墻
[0056]11源極區(qū)域
[0057]12漏極區(qū)域
[0058]13第三柵極
[0059]14絕緣層
[0060]15接觸孔
[0061]Cl1第一柵極的高度
[0062]d2第一柵極的寬度
[0063]d3第一柵極的縱向?qū)挾?br> [0064]d4第一柵極與第二柵極的間距
[0065]d5第三柵極的縱向?qū)挾?br> [0066]d6第三柵極的橫向?qū)挾?br>
【具體實(shí)施方式】
[0067]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0068]請(qǐng)參閱圖1至圖18。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0069]實(shí)施例1
[0070]請(qǐng)參閱圖1，顯示為本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法的工藝流程圖，本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法至少包括以下步驟:
[0071]步驟SI，提供一襯底，在所述襯底中凹設(shè)形成分立的第一柵極及第二柵極；所述第一柵極及第二柵極均包括第一柵極材料層及包圍所述第一柵極材料層側(cè)壁和底部的第一柵介質(zhì)層；所述第一柵極及第二柵極上表面與所述襯底上表面齊平。
[0072]具體的，所述襯底可為任意公知的半導(dǎo)體襯底，包括但不限于Si襯底或SOI襯底。本實(shí)施例中所述襯底以Si襯底為例進(jìn)行說明。請(qǐng)參閱圖2，如圖所示，首先在襯底I上通過化學(xué)氣相沉積等常規(guī)方法形成一掩膜2，然后在圖形化所述掩膜2，在所述掩膜2中形成兩個(gè)凹槽3。所述掩膜2可以為光刻膠或硬掩膜，本實(shí)施例中優(yōu)選為硬掩膜，有利于形成更平整的表面。所述硬掩膜的材料包括但不限于SiN。請(qǐng)參閱圖3，顯示為圖2所示結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0073]請(qǐng)參閱圖4，如圖所示，圖形化所述掩膜2之后，在該掩膜的基礎(chǔ)上對(duì)所述襯底I進(jìn)行刻蝕，在所述凹槽3區(qū)域下的襯底I中凹蝕出兩個(gè)分別用于形成第一柵極及第二柵極的溝槽，然后在所述溝槽的側(cè)壁及底部上形成第一柵介質(zhì)層4。所述第一柵介質(zhì)層4的材料包括但不限于常規(guī)氧化物或高K介質(zhì)，高K介質(zhì)是一種可取代二氧化硅作為柵介質(zhì)的材料，它具備良好的絕緣屬性，同時(shí)可在柵和硅底層通道之間產(chǎn)生較高的場(chǎng)效應(yīng)，高K介質(zhì)材料包括Zr02、Hf02、Al203、HfSi0、HfS1N中的一種或多種。本實(shí)施例中所述襯底采用Si襯底進(jìn)行說明，可以直接對(duì)所述溝槽側(cè)壁及底部進(jìn)行氧化，形成氧化硅第一柵介質(zhì)層4。對(duì)于為其它材料的襯底I，也可以采用沉積等方法形成所述第一柵介質(zhì)層4。請(qǐng)參閱圖5，顯示為圖4所示結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0074]請(qǐng)參閱圖6，如圖所示，在所述溝槽中填充第一柵極材料層5，所述第一柵極材料層5的材料包括但不限于多晶硅或金屬材料，本實(shí)施例中以多晶硅為例。形成所述第一柵極材料層5之后，采用化學(xué)機(jī)械拋光等方法去除所述溝槽外多余的第一柵極材料層材料及掩膜，從而形成第一柵極及第二柵極，請(qǐng)參閱圖7，顯示為上述結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，如圖所示，所述第一柵極6及第二柵極7分立且凹設(shè)形成于所述襯底I中。所述第一柵極6及第二柵極7均包括第一柵極材料層5及包圍所述第一柵極材料層5側(cè)壁和底部的第一柵介質(zhì)層4 ;所述第一柵極6及第二柵極7上表面與所述襯底I上表面齊平。本實(shí)施例中，所述第一柵極6及第二柵極7在水平面上的投影為方形，如圖7所示，第一柵極的高度為Cl1，第一柵極的寬度為d2，其中Cl1的取值范圍是20nm?60nm，d2的取值范圍是1nm?30nm，所述第二柵極7與所述第一柵極6的高度及寬度范圍相同。請(qǐng)參閱圖8，顯示為圖7所示結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖中示出了第一柵極的縱向?qū)挾韧图暗谝粬艠O與第二柵極的間距d4。本實(shí)施例中，所述第二柵極7與第一柵極6具有相同的縱向?qū)挾取?br> [0075]具體的，在形成第一柵極6及第二柵極7之前還可以對(duì)所述襯底I進(jìn)行等離子體處理，所述等離子體包括N、F或Ar中的一種或多種，其作用是利用離子態(tài)與襯底表面不飽和態(tài)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)從而降低襯底表面懸掛鍵，提高器件可靠性。
[0076]步驟S2，請(qǐng)參閱圖9至圖10，在所述襯底上形成一覆蓋所述第一柵極與第二柵極的條狀結(jié)構(gòu)；所述條形結(jié)構(gòu)自下而上依次包括第二柵介質(zhì)層及第二柵極材料層。
[0077]首先請(qǐng)參閱圖9，顯示為上述結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，所述條形結(jié)構(gòu)包括第二柵介質(zhì)層8及形成于其上的第二柵極材料層9。所述第二柵介質(zhì)層8的材料包括但不限于氧化物或高K介質(zhì)。所述第二柵極材料層9的材料包括但不限于多晶硅或金屬。對(duì)于所述襯底I為Si襯底的情況，所述條形結(jié)構(gòu)的形成過程可以是先將步驟SI獲得的結(jié)構(gòu)上表面全部氧化，然后沉積第二柵極材料層，再對(duì)其圖案化得到所述條形結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參閱圖10，顯示為圖9所示結(jié)構(gòu)的俯視圖，如圖所示，所述條形結(jié)構(gòu)覆蓋所述第一柵極6及第二柵極7。
[0078]步驟S3，請(qǐng)參閱圖11至圖12，在所述條狀結(jié)構(gòu)縱向相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上分別形成一側(cè)墻；然后在一對(duì)側(cè)墻兩側(cè)的襯底中分別形成源極區(qū)域和漏極區(qū)域。
[0079]首先請(qǐng)參閱圖11，如圖所示，所述條形結(jié)構(gòu)縱向相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上分別形成有側(cè)墻10，所述側(cè)墻10的材料包括但不限于SiN，所述側(cè)墻通過沉積及刻蝕等常規(guī)工藝形成。再請(qǐng)參閱圖12，如圖所示，一對(duì)側(cè)墻10兩側(cè)的襯底中分別形成有源極區(qū)域11及漏極區(qū)域12。具體的，所述源極區(qū)域11和漏極區(qū)域12通過在襯底中摻雜形成，摻雜的深度小于或等于所述第一柵極6及第二柵極7的高度，可以使得溝道區(qū)域形成于所述第一柵極及第二柵極之間。
[0080]需要指出的是，所述源極區(qū)域及所述漏極區(qū)域的橫向?qū)挾却笥诨虻扔谒龅谝粬艠O與第二柵極之間的間距，優(yōu)選為大于所述第一柵極與第二柵極之間的間距，以保證所述第一柵極與第二柵極相鄰的溝道中載流子正常通過。圖12中顯示的是源極區(qū)域及漏極區(qū)域橫向?qū)挾群軐挼那樾巍Ａ硗?，所述?cè)墻的橫向?qū)挾韧瑯哟笥诨虻扔谒龅谝粬艠O與第二柵極之間的間距，所述側(cè)墻的橫向?qū)挾仍綄挘接欣诮档驮礃O區(qū)域與各個(gè)柵極之間的寄生電容，提聞器件性能。
[0081]步驟S4，請(qǐng)參閱圖13至圖14，刻蝕所述條形結(jié)構(gòu)兩端直至露出部分第二柵介質(zhì)層上表面；刻蝕之后剩余的第二柵極材料層及其下方的第二柵介質(zhì)層構(gòu)成第三柵極。
[0082]其中，圖13顯示為步驟S4獲得的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖14顯示為該結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，如圖14所示，刻蝕之后剩余的第二柵極材料層9及其下方的第二柵介質(zhì)層構(gòu)成第三柵極13。圖13中還示出了第三柵極的縱向?qū)挾萪5及第三柵極的橫向?qū)挾?16，其中，第三柵極的縱向?qū)挾萪5大于或等于所述第一柵極的縱向?qū)挾萪3，第三柵極的縱向?qū)挾萪5也大于或等于第二柵極的縱向?qū)挾?；第三柵極的橫向?qū)挾萪6小于或等于所述第一柵極6與第二柵極7的間距d4。圖14顯示的是第三柵極的橫向?qū)挾萪6等于所述第一柵極6與第二柵極7的間距d4的情形。對(duì)于第三柵極的縱向?qū)挾却笥谒龅谝粬艠O及第二柵極縱向?qū)挾鹊那樾?，因?yàn)樵绰╇x子注入的窗口位置實(shí)際是由第三柵極的縱向?qū)挾燃由蟼?cè)墻決定的，所以雖然第三柵極的縱向?qū)挾却笥谒龅谝粬艠O及第二柵極的縱向?qū)挾?，但只要通過優(yōu)化退火等手段保證源漏區(qū)離子擴(kuò)散足以搭界到三個(gè)柵的邊界，就可以保證各溝道正常導(dǎo)通。對(duì)于第三柵極的橫向?qū)挾萪6小于所述第一柵極6與第二柵極7的間距d4的情形，可以降低第三柵極與第一柵極之間的寄生電容以及第三柵極與第二柵極之間的寄生電容，器件性能更好。
[0083]步驟S5，請(qǐng)參閱圖15至圖18，在步驟S4獲得的結(jié)構(gòu)上形成絕緣層并進(jìn)行拋光直至所述絕緣層上表面與所述第三柵極上表面齊平；最后分別在所述第一柵極、第二柵極、源極區(qū)域及漏極區(qū)域上方形成接觸孔。
[0084]首先請(qǐng)參閱圖15，顯示為在步驟S4獲得的結(jié)構(gòu)上沉積絕緣層14并進(jìn)行拋光直至所述絕緣層14上表面與所述第三柵極上表面齊平后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖16顯示為圖15所示結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖17顯示為形成接觸孔15后的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，至此，形成了本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)。圖18顯示為該結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0085]本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法形成了三個(gè)分立的柵極:第一柵極6、第二柵極7及第三柵極13，從而在襯底I中形成了三個(gè)溝道，分別位于所述第一柵極6與第二柵極7橫向相對(duì)的兩個(gè)內(nèi)側(cè)面相鄰的襯底中及所述第三柵極下表面相鄰的襯底中。工作時(shí)，可以分別在三個(gè)柵極上加不同的電壓對(duì)溝道進(jìn)行控制，獲得更大的電流及更快的響應(yīng)速度，有效提升晶體管結(jié)構(gòu)的性能；另外，本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管溝道位于襯底中，制作時(shí)無需刻蝕掉大量的襯底，因此減少了刻蝕時(shí)間、節(jié)約了成本，且降低了工藝難度。
[0086]實(shí)施例2
[0087]請(qǐng)參閱圖17及圖18，本發(fā)明還提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，包括:
[0088]襯底I，所述襯底I中凹設(shè)形成有分立的第一柵極6及第二柵極7 ;所述第一柵極6及第二柵極7均包括第一柵極材料層5及包圍所述第一柵極材料層5側(cè)壁和底部的第一柵介質(zhì)層4 ;所述第一柵極6及第二柵極7上表面與所述襯底I上表面齊平；
[0089]第二柵介質(zhì)層8，所述第二柵介質(zhì)層8為條狀并覆蓋所述第一柵極6與第二柵極7 ;所述第二柵介質(zhì)層8中間區(qū)域上形成有第二柵極材料層9，所述第二柵極材料層9及其下方的第二柵介質(zhì)層構(gòu)成第三柵極13 ；
[0090]一對(duì)側(cè)墻10，形成于所述第二柵介質(zhì)層8縱向相對(duì)的兩側(cè)壁及所述第二柵極材料層9縱向相對(duì)的兩側(cè)壁上，所述側(cè)墻10上表面與所述第三柵極13上表面齊平；所述側(cè)墻10兩側(cè)的襯底中分別形成有源極區(qū)域和漏極區(qū)域；
[0091]絕緣層14，所述絕緣層14形成于所述第三柵極13兩端的第二柵介質(zhì)層8表面、所述源極區(qū)域表面及所述漏極區(qū)域表面；所述絕緣層14上表面與所述第三柵極13上表面齊平；所述第一柵極6、第二柵極7、源極及漏極區(qū)域上方形成有接觸孔15。
[0092]具體的，所述第三柵極13的縱向?qū)挾却笥诨虻扔谒龅谝粬艠O6及第二柵極7的縱向?qū)挾龋龅谌龞艠O13的橫向?qū)挾刃∮诨虻扔谒龅谝粬艠O6與第二柵極7的間距。
[0093]具體的，所述第一柵極6、第二柵極7及第三柵極13為基于多晶硅的柵極結(jié)構(gòu)或?yàn)楦逰金屬柵結(jié)構(gòu)，還可以為多晶硅與金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述第一柵極6、第二柵極7及第三柵極13中可包括摻雜物。所述第一柵極材料層5及第二柵極材料層9可以為單層結(jié)構(gòu)，也可以為復(fù)合疊層結(jié)構(gòu)。
[0094]本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括三個(gè)分立的柵極，在襯底中形成有三個(gè)溝道，三個(gè)柵極上可以分別加相同的或不同的電壓，可操作范圍大，更具靈活性，可獲得更大的電流及更快的響應(yīng)速度，從而有效提升晶體管結(jié)構(gòu)的性能。
[0095]綜上所述，本發(fā)明鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法在晶體管結(jié)構(gòu)中制作出三個(gè)獨(dú)立的柵極，可以分別在三個(gè)柵極上加不同的電壓對(duì)溝道進(jìn)行控制，獲得更大的電流及更快的響應(yīng)速度，有效提升晶體管結(jié)構(gòu)的性能；本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管溝道位于襯底中，制作時(shí)無需刻蝕掉大量的襯底，因此減少了刻蝕時(shí)間、節(jié)約了成本，且降低了工藝難度。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0096]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，至少包括以下步驟: S1:提供一襯底，在所述襯底中凹設(shè)形成分立的第一柵極及第二柵極；所述第一柵極及第二柵極均包括第一柵極材料層及包圍所述第一柵極材料層側(cè)壁和底部的第一柵介質(zhì)層；所述第一柵極及第二柵極上表面與所述襯底上表面齊平； 52:在所述襯底上形成一覆蓋所述第一柵極與第二柵極的條狀結(jié)構(gòu)；所述條形結(jié)構(gòu)自下而上依次包括第二柵介質(zhì)層及第二柵極材料層； 53:在所述條狀結(jié)構(gòu)縱向相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上分別形成一側(cè)墻；然后在一對(duì)側(cè)墻兩側(cè)的襯底中分別形成源極區(qū)域和漏極區(qū)域； 54:刻蝕所述條形結(jié)構(gòu)兩端直至露出部分第二柵介質(zhì)層上表面；刻蝕之后剩余的第二柵極材料層及其下方的第二柵介質(zhì)層構(gòu)成第三柵極； 55:在步驟S4獲得的結(jié)構(gòu)上形成絕緣層并進(jìn)行拋光直至所述絕緣層上表面與所述第三柵極上表面齊平；分別在所述第一柵極、第二柵極、源極區(qū)域及漏極區(qū)域上方形成接觸孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述第一柵極及第二柵極在水平面上的投影為方形，高度范圍是20nm?60nm，寬度范圍是1nm?30nmo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述第三柵極的縱向?qū)挾却笥诨虻扔谒龅谝粬艠O及第二柵極的縱向?qū)挾取?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述第三柵極的橫向?qū)挾刃∮诨虻扔谒龅谝粬艠O與第二柵極的間距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述源極區(qū)域和漏極區(qū)域通過摻雜形成，摻雜的深度小于或等于所述第一柵極及第二柵極的高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:于所述步驟SI中形成第一柵極及第二柵極之前還包括對(duì)所述襯底進(jìn)行等離子體處理的步驟；所述等離子體包括N、F或Ar中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述襯底為Si襯底或SOI襯底。
8.—種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括: 襯底，所述襯底中凹設(shè)形成有分立的第一柵極及第二柵極；所述第一柵極及第二柵極均包括第一柵極材料層及包圍所述第一柵極材料層側(cè)壁和底部的第一柵介質(zhì)層；所述第一柵極及第二柵極上表面與所述襯底上表面齊平； 第二柵介質(zhì)層，所述第二柵介質(zhì)層為條狀并覆蓋所述第一柵極與第二柵極；所述第二柵介質(zhì)層中間區(qū)域上形成有第二柵極材料層，所述第二柵極材料層及其下方的第二柵介質(zhì)層構(gòu)成第三柵極； 一對(duì)側(cè)墻，形成于所述第二柵介質(zhì)層縱向相對(duì)的兩側(cè)壁及所述第二柵極材料層縱向相對(duì)的兩側(cè)壁上，所述側(cè)墻上表面與所述第三柵極上表面齊平；所述側(cè)墻兩側(cè)的襯底中分別形成有源極區(qū)域和漏極區(qū)域； 絕緣層，所述絕緣層形成于所述第三柵極兩端的第二柵介質(zhì)層表面、所述源極區(qū)域表面及所述漏極區(qū)域表面；所述絕緣層上表面與所述第三柵極上表面齊平；所述第一柵極、第二柵極、源極及漏極區(qū)域上方形成有接觸孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第三柵極的縱向?qū)挾却笥诨虻扔谒龅谝粬艠O及第二柵極的縱向?qū)挾取?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第三柵極的橫向?qū)挾刃∮诨虻扔谒龅谝粬艠O與第二柵極的間距。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK104377136SQ201310360739
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】趙猛 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司