[发明专利]多栅极场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路器件及其制造方法，尤其涉及一种多栅极场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

近年来金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)不断向缩小尺寸的趋势发展，这是为了增加速度、提高组件集成度与降低集成电路的成本，晶体管的尺寸持续地减小，晶体管的缩小已经达到了各种性能的极限。其中栅极氧化物的厚度和源极/漏极结深度都达到了极限。

因此，业界开发出了多个栅极或多栅场效应晶体管(Multi-Gate Transistors)，多栅极场效应晶体管技术是一种新型电路结构技术。传统晶体管是每个晶体管只有一个栅用来控制电流在两个结构单元之间通过或中断，进而形成计算中所需的“0”与“1”。而多栅晶体管技术是每个晶体管有两个或三个栅，从而提高了晶体管控制电流的能力，即计算能力，并且大幅降低了功耗，减少了电流间的相互干扰。其中，多栅极场效应晶体管是一种将一个以上栅极并入到单个器件的MOSFET中的器件结构，这意味着，沟道在多个表面上被几个栅极包围，从而能够更多地抑制“截止”状态时的漏电流，并能够增强“导通”状态下的驱动电流，这样就获得了较低功耗和性能增强的器件结构。

J.P.Colinge在一篇名称为“FinFETs and other Multi-Gate Transistors”的美国文献中介绍了多种类型的多栅极场效应晶体管，包括双栅晶体管(Double-Gate，FinFET)，三栅晶体管(Tri-Gate)，欧姆形栅晶体管(Ω-Gate)以及四边形栅晶体管(Quad-Gate)等。

其中，以双栅晶体管为例，双栅晶体管使用了两个栅极以控制沟道，极大地抑制了短沟道效应。双栅晶体管的一个具体变形就是鳍型晶体管(FinFET)，所述FinFET包括垂直的鳍状结构和横跨在所述鳍状结构侧面的栅极，在栅极两侧的鳍状结构的两端部分别为源极和漏极，栅极下的鳍状结构中形成沟道。作为非平面器件，FinFET的鳍状结构的尺寸决定了晶体管器件的有效沟道长度。FinFET与常规平面的MOS晶体管相比更加紧凑，能够实现更高的晶体管密度和更小的整体微电子技术。此外，三栅晶体管是多栅晶体管的另一常见形状，其中所述栅极横跨在所述鳍状结构的侧面和顶部表面，以形成三面控制沟道，进一步提高器件的整体性能。

鳍状结构的垂直方向高度和水平方向宽度和长度对驱动电流的性能、短沟道效应以及漏电流等都有巨大影响。例如垂直方向高度更高的鳍状结构提供更高的驱动电流，水平方向宽度更小的鳍状结构能够更好地抑制漏电流，其中，水平方向长度影响了的鳍状结构两端的源极和漏极到栅极的距离，而该距离影响器件的沟道长度。然而，由于尺寸的限制，鳍状结构水平方向长度会逐渐减小，器件的沟道长度会受到影响。因此，如何通过一种技术方法，提供足够的沟道长度，以充分抑制短沟道效应和漏电流，从而提高多栅极场效应晶体管的性能成为业界亟待研究的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种本发明的目的是提供一种多栅极场效应晶体管的结构，并针对该结构提出一种多栅极场效应晶体管的制造方法，以提高多栅极场效应晶体管的迁移率。

未解决上述技术问题，本发明提供一种多栅极场效应晶体管，包括：基底，其上形成有层间介质层；鳍状结构，位于所述层间介质层中，所述鳍状结构包括中间区域和两端区域；栅极，位于所述层间介质层中，并跨设于所述鳍状结构的中间区域的顶面和侧壁上；其中，所述鳍状结构包括硅层和硅锗层，所述硅层呈圆锥状或圆台状，所述硅锗层包裹于所述硅层上，所述硅层和硅锗层中形成有沟道区。

进一步的，所述圆锥状或圆台体的硅层的母线与所述基底所在面的夹角为0～75°。

进一步的，所述硅锗层中锗的摩尔含量为5％～35％。

进一步的，所述栅极为多晶硅栅极或金属栅极。

进一步的，所述栅极包括栅极介质层和位于所述栅极介质层上的栅极导电层。

进一步的，所述鳍状结构的两端区域中形成有源区和漏区。

进一步的，所述基底包括半导体层和位于所述半导体层上的氧化层。

本发明还提供一种多栅极场效应晶体管的制作方法，包括以下步骤：

提供基底，在所述基底上形成单质硅材质的初始鳍状结构，所述初始鳍状结构包括中间区域和两端区域；

形成前置栅极，所述前置栅极横跨于所述初始鳍状结构的中间区域的侧壁和顶面上；

在基底上覆盖层间介质层，并进行化学机械研磨，直至暴露所述前置栅极的顶面；

刻蚀去除所述前置栅极，暴露所述初始鳍状结构的中间区域；