专利汇可以提供一种低功耗鳍式场效应晶体管及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种低功耗鳍式 场效应晶体管 及其制备方法,属于超大规模集成 电路 制造技术领域。该场效应晶体管的 侧壁 沟道 层厚度和顶部沟道层厚度均在10nm以下,且在远离顶栅控制的深体区形成了鳍型隔离条,本发明有利于器件沟长的进一步缩小,可有效提高器件的短沟道效应控制能 力 ,减小了静态功耗。此外本发明器件源漏区是单晶有源岛,具有较小的源漏 串联 电阻 ,与传统的使用抬升源漏结构的鳍型场效应晶体管相比,不需要 外延 工艺抬升源漏,即可获得较高的开态 电流 。本发明与传统集成电路制造技术相兼容,工艺简单,成本代价小。,下面是一种低功耗鳍式场效应晶体管及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种低功耗鳍式场效应晶体管,其特征在于,包括半导体衬底、器件隔离、有源区、鳍型隔离条、沟道层、源区、漏区、栅电极层、层间介质、接触孔和Metal 0;其中,在半导体衬底上形成有源区和器件隔离;在有源区的部分表面上形成源区和漏区以及连接二者的鳍型隔离条;在鳍型隔离条的两个侧壁和上表面覆盖沟道层,沟道层同时也与源区和漏区连接;在器件隔离的部分表面上形成栅电极层,栅电极层包括栅线条和栅引出区,栅线条覆盖部分沟道层的两个侧壁和上表面,栅引出区连接栅线条;层间介质覆盖源区、漏区、沟道层、栅电极层和除此之外的有源区和器件隔离;在层间介质中形成接触孔,暴露出部分源区、漏区和栅引出区的上表面;在接触孔中填充金属Metal 0。
2.权利要求1所述的低功耗鳍式场效应晶体管的制备方法,包括以下步骤:
A.提供一半导体衬底,定义器件的有源区,形成器件之间的隔离;
B.形成用于阻断Fin深体区泄漏通路的鳍型隔离条;
B1.淀积一层氧化硅作为第一掩膜层;
B2.通过光刻技术定义鳍型隔离条的图形窗口;
B3.利用光刻胶为掩蔽,各向异性刻蚀第一掩膜层和有源区,形成鳍型窄槽;
B4.去胶;
B5.通过热氧化工艺的处理,高深宽比间隙的鳍型窄槽被填充,形成鳍型隔离条,而第一掩膜层的图形窗口仍然存在;
C.形成顶部沟道层;
C1.利用湿法腐蚀工艺漂洗第一掩膜层,第一掩膜层的图形窗口会因被各向同性腐蚀而扩大,扩大后的窗口宽度与鳍型隔离条宽度之差即为器件的侧壁沟道层厚度;
C2.淀积一层沟道材料,沟道区图形窗口被沟道材料填充;
C3.通过化学机械抛光去除淀积超出第一掩膜层上表面的沟道材料,实现平坦化;
C4.通过湿法腐蚀工艺回漂沟道区图形窗口内的沟道材料,沟道区图形窗口内剩余的沟道材料厚度即为器件顶部沟道层的厚度;
D.形成器件的沟道区和源漏区;
D1.淀积一层介质材料作为第二掩膜层,沟道区图形窗口被第二掩膜层填充;
D2.通过化学机械抛光去除淀积超出第一掩膜层上表面的第二掩膜层,实现平坦化;
D3.通过湿法腐蚀工艺,大面积去除第一掩膜层,露出有源区表面;
D4.通过光刻技术定义器件的源漏图形窗口;
D5.以光刻胶和第二掩膜层为掩蔽,各向异性刻蚀有源区,形成源漏区和沟道区,源漏区为单晶有源岛,沟道区由内部的鳍型隔离条、侧壁的两个单晶有源层、顶部沟道层共同组成,器件工作时,沟道载流子在侧壁的两个单晶有源层、顶部沟道层中进行输运;
D6.去胶;
E.源漏注入和制备栅电极;
E1.通过离子注入技术对源漏进行重掺杂,并激活退火;
E2.去除第二掩膜层;
E3.形成一层栅电极层;
E5.通过光刻技术定义栅电极的图形;
E6.以光刻胶为掩蔽,各向异性刻蚀栅电极层,形成跨过沟道区的栅线条和栅引出区,栅线条覆盖在两个侧壁单晶有源层和顶部沟道层;
E7.去胶;
F.形成各端的金属接触;
F1.淀积层间介质;
F2.通过化学机械抛光实现平坦化;
F3.通过光刻技术定义源、漏、栅各端的接触孔;
F4.各向异性刻蚀层间介质,露出栅引出区和源、漏区的上表面;
F5.去胶;
F6.在各接触孔中填充金属Metal 0;
F7.通过对金属Metal 0进行化学机械平坦化,实现器件之间的导电层分离,达到器件隔离的效果;
G.最后进入常规后端工艺,完成器件集成。
3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤A中所述半导体衬底为体硅衬底、SOI衬底、体锗衬底或GOI衬底。
4.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤A中对于体硅衬底、体锗衬底使用阱隔离加浅槽隔离;对于SOI衬底、GOI衬底使用浅槽隔离或岛隔离。
5.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤B、E中所述光刻为电子束光刻或
193nm浸没式光刻。
6.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤B中所述热氧化工艺采用干氧氧化、湿氧氧化或氢氧合成氧化。
7.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤C、D中所述对于第一掩膜层的湿法腐蚀,其腐蚀液采用HF:H2O=1:40。
8.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤C、D中所述淀积沟道材料和第二掩膜层的方法为低压化学气相淀积LPCVD和原子层淀积ALD。
9.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤D中所述第二掩膜层材料对第一掩膜层材料的各项同性腐蚀速率大于5:1。
10.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤E中退火方式采用快速热退火、尖峰退火、闪耀退火和激光退火中的一种。
11.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤E中,当衬底是硅基衬底时,采用二氧化硅栅介质和多晶硅栅形成栅电极层;或采用高K栅介质和金属栅形成栅电极层;当衬底为锗基衬底时,只能采用高K栅介质和金属栅形成栅电极层。
12.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤B、D、E和F中各向异性刻蚀采用反应离子刻蚀RIE或电感耦合等离子体ICP。
13.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤F中所述作为导电层的填充金属Metal 0为W、Cu、Al、Ti、Pt及其复合金属叠层。
14.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤F中填充金属采用蒸发、溅射、电镀和化学气相淀积CVD中的一种。
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