多重栅晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种多重栅晶体管及其制造方法，该晶体管包括：一半导体基板；一W形沟槽，位于该半导体基板的一部分内并依照一第一方向延伸；一半导体桥，依照垂直于该第一方向的一第二方向延伸于该半导体基板上，该半导体桥横跨该W形沟槽的一部分并连结该半导体基板，该半导体桥具有一平坦顶面以及一圆弧状底面；一氧化物层，部分地环绕该半导体桥的该平坦顶面与该圆弧状底面的一部分；以及一导电层，依照该第一方向延伸并形成于该半导体基板与该氧化物层上，其中该导电层环绕该氧化物层并部分填入于该W形沟槽内。本发明专利技术改善了沟道与栅极间的结合，增加栅极对于沟道势能的控制，有助于短沟道效应的抑制以及微缩金属氧化物半导体晶体管时的表现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制作，且特别涉及一种多重栅晶体管(mult1-gatetransistor)及其制造方法。
技术介绍
于超大型集成(ULSI)电路的制作中，金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide semiconductor field effect transistor;M0SFET)的制作技术占有决定性的影响。十数年来，借由MOSFET尺寸的缩减可达成元件的速度表现、电路密度以及单位成本改善。而当传统块状MOSFET的栅长度缩减时，源极/漏极便容易与沟道区产生作用而影响其内的势能。如此，具有较短栅长度的晶体管将可能遭遇如无法控制栅极的沟道开关状态等问题。具有短栅长度晶体管的栅沟道控制能力的减低现象将导致短沟道效应。而增加主体的掺杂浓度、减少栅氧化层厚度及超浅源极/漏极接合等用以降低短沟道效应已无法满足于如使用块状硅基材的传统元件结构。故需要如此的前段工艺技术中创新或其他类型的元件结构以维持如此的元件缩小趋势。当元件缩减至少于30纳米，采用如多重栅极结构以控制短沟道效应的方法已被公开。不同类型的晶体管结构例如为多重栅晶体管，而多重栅晶体管则例如为双重栅晶体管、三重栅晶体管、欧米茄型场效应晶体管以及环绕型栅晶体管或包裹环绕型栅晶体管。多重栅晶体管的使用，可使得互补型金属氧化物半导体的制造，超越传统块状金属氧化物半导体场效应晶体管限制，而更为缩减并达到硅材质的金属氧化物半导体场效应晶体管的极限限制。额外栅极的使用，改善了沟道与栅极间的结合，并增加了栅极对于沟道势能的控制，并帮住短沟道效应的抑制，以及拉长了金属氧化物半导体晶体管的缩小。
技术实现思路
有鉴于此，为解决现有技术的问题，依据一实施例，本专利技术提供了一种多重栅晶体管，包括:一半导体基板；一 W形沟槽，位于该半导体基板的一部分内并依照一第一方向延伸；一半导体桥，依照垂直于该第一方向的一第二方向延伸于该半导体基板上，该半导体桥横跨该W形沟槽的一部分并连结该半导体基板，该半导体桥具有一平坦顶面以及一圆弧状底面；一氧化物层，部分地环绕该半导体桥的该平坦顶面与该圆弧状底面的一部分；以及一导电层，依照该第一方向延伸并形成于该半导体基板与该氧化物层上，其中该导电层环绕该氧化物层并部分地填入于该W形沟槽内。依据另一实施例，本专利技术提供了一种多重栅晶体管的制造方法，包括:提供一半导体基板；于该半导体基板内一部分内形成一 W形沟槽与一半导体桥，其中该W形沟槽位于该半导体基板的一部分内并依照一第一方向延伸，而该半导体桥依照垂直于该第一方向的一第二方向延伸于该半导体基板的上并横跨该W形沟槽的一部分且连结该半导体基板，该半导体桥具有一平坦顶面以及一圆弧状底面；形成一氧化物层，该氧化物层部分地环绕该半导体桥的该平坦顶面与该圆弧状底面的一部分；以及形成一导电层，该导电层依照该第一方向延伸并形成于该半导体基板与该氧化物层上，其中该导电层环绕该氧化物层并部分地填入于该W形沟槽内。本专利技术的多重栅晶体管的表现也可超越传统块状金属氧化物半导体场效应晶体管限制，具有额外的栅极控制能力，因而改善了沟道与栅极间的结合并增加了栅极对于沟道势能的控制，如此有助于短沟道效应的抑制以及于微缩金属氧化物半导体晶体管时的表现。为让本专利技术的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下:【附图说明】图1-16显示了依据本专利技术的一实施例的多重栅晶体管的制造方法，其中图1、3、5、7、9、11、14为一系列俯视图，而图2、4、6、8、10、12、13、15、16为一系列剖面图。【主要附图标记说明】100~半导体基板；IOOa~半导体桥；IOOtT半导体基板的残留部分；102~隔离元件；·104~有源区；106~掩模层；108~开口；110~蚀刻工艺；112~沟槽；114~蚀刻工艺；116~沟槽；118~顶面；120~底面；122~热氧化工艺；124~氧化物层；126~导电层；128~离子布植工艺；130~导电掺杂区；D~深度。【具体实施方式】以下借由图1-16以解说依据本专利技术的一实施例的多重栅晶体管的制造方法，其中图1、3、5、7、9、11、14为一系列俯视图，而图2、4、6、8、10、12、13、15、16为一系列剖面图，其分别显示了于不同制造阶段中的多重栅晶体管的情形。请参照图1-2，首先提供一半导体基板100，其内形成有多个隔离元件102，该多个隔离元件于半导体基板100内定义出相分隔的多个有源区104，以于其上及/或其内设置一兀件(未显不)。于一实施例中，半导体基板100例如为一块状娃基板(bulk siliconsubstrate)，而形成于半导体基板100内的隔离元件102则为包括如氧化硅的绝缘材料的浅沟槽隔离(shallow trench isolation, STI)兀件。如图1的俯视图所示，多个隔离元件102包括依照图1内X方向延伸且为互相平行与分隔的多个条状隔离元件102以及依照图1内Y方向延伸且为互相平行与分隔的多个条状隔离元件102，而依照图1内X与Y方向延伸的多个条状隔离元件102大体依照一“井”形俯视形态而相互交叉，进而于半导体基板100内定义出多个有源区104。于后续工艺中可于多个有源区104内及/或上形成相同或不同的至少一元件(未显示)。请参照图2，显示了沿图1内线段2-2的一剖面情形，其部分显示了沿图1内X方向上设置的多个隔离元件102以及其所定义出的多个有源区104内的半导体基板100。请参照图3-4,于半导体基板100上坦覆地形成一掩模层106。于一实施例中，掩模层106例如为氮化硅层，其可借由如化学气相沉积的一方法所形成。接着搭配适当的光掩模图案并借由适当的光刻与蚀刻工艺的实施(皆未显示)，以于有源区104内的掩模层106内形成相分隔的两开口 108。如图3所示，多个开口 108分别形成于一有源区104内的掩模层106的不同部分，其具有大体椭圆形的一俯视外型。如图4所示，显示了沿图3内线段4-4内的一剖面情形，部分显示了位于隔离元件102所定义出的有源区104上的掩模层106的两个开口 108。在此，两个开口 108间为掩模层106所分隔。请参照图5-6，接着针对图3-4所示结构施行一蚀刻工艺110，以蚀刻为开口 108所露出的半导体基板100。于一实施例中，蚀刻工艺108例如为一干蚀刻工艺，其可采用如Cl2,HBr,CH2F2,02的蚀刻化学品。于蚀刻工艺110中，采用形成有开口 108的掩模层106作为蚀刻掩模以部分去除为开口 108所露出的半导体基板100的一部分，进而于一有源区104内的半导体基板100内形成两个沟槽112。两个沟槽112为半导体基板100所相分隔，并具有相同于开口 108的一大体椭圆形的俯视情形。然而，开口 108与沟槽112的形状并非为椭圆形为限，其亦可为如圆形或多边形的其他形状。如图6所示，显示了沿图5内线段6-6内的一剖面情形，其显示了由隔离元件102所定义出的有源区104的半导体基板100内的两个沟槽112，而两个沟槽112为半导体基板100所相分隔。于一实施例中，沟槽112具有距半导体基板100的顶面约1500-2500埃的一深度D。请参照图7-8，接着针对图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多重栅晶体管，其特征在于，包括：一半导体基板；一W形沟槽，位于该半导体基板的一部分内并依照一第一方向延伸；一半导体桥，依照垂直于该第一方向的一第二方向延伸于该半导体基板上，该半导体桥横跨该W形沟槽的一部分并连结该半导体基板，该半导体桥具有一平坦顶面以及一圆弧状底面；一氧化物层，部分地环绕该半导体桥的该平坦顶面与该圆弧状底面的一部分；以及一导电层，依照该第一方向延伸并形成于该半导体基板与该氧化物层上，该导电层环绕该氧化物层并部分地填入于该W形沟槽内。

【技术特征摘要】
1.一种多重栅晶体管，其特征在于，包括: 一半导体基板； 一W形沟槽，位于该半导体基板的一部分内并依照一第一方向延伸； 一半导体桥，依照垂直于该第一方向的一第二方向延伸于该半导体基板上，该半导体桥横跨该W形沟槽的一部分并连结该半导体基板，该半导体桥具有一平坦顶面以及一圆弧状底面； 一氧化物层，部分地环绕该半导体桥的该平坦顶面与该圆弧状底面的一部分；以及 一导电层，依照该第一方向延伸并形成于该半导体基板与该氧化物层上，该导电层环绕该氧化物层并部分地填入于该W形沟槽内。2.根据权利要求1所述的多重栅晶体管，其特征在于，还包括一对导电掺杂区，分别设置于沿该第二方向上的该导电层的对称侧的该半导体桥的一部分与该半导体桥所连结的该半导体基板的一部分内，以作为一源极/漏极区。3.根据权利要求1所述的多重栅晶体管，其特征在于，该半导体基板与该半导体桥包括相同材料，且该半导体桥为该半导体基板的一部分。4.根据权利要求3所述的多重栅晶体管，其中该半导体基板与该半导体桥包括硅。5.根据权利要求1所述的多重栅晶体管，其特征在于，该氧化物层包括氧化硅。6.一种多重栅晶体管的制造方法，其特征在于，包括: 提供一半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈逸男，徐文吉，叶绍文，刘献文，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：