[发明专利]高效率FinFET二极管

说明书

本申请要求于2012年12月31日提交的序列号为61/747,764的美国临时专利申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明总的来说涉及半导体领域，更具体地，涉及高效率FinFET二极管。

背景技术

半导体工业已经发展到追求更高器件密度、更高性能和更低成本的纳米技术节点。随着这种进步的产生，制造和设计问题的挑战已经促使三维设计的发展，诸如鳍状场效应晶体管（FinFET）器件。FinFET器件的使用在半导体工业中已经获得了普及。FinFET器件与传统的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）器件（也称为平面器件）相比具有若干优势。这些优势可包括更高的芯片面积效率、提高的载流子迁移率以及与平面器件的制造工艺兼容的制造工艺。因此，需要设计一种将FinFET器件用于部分或整个IC芯片的集成电路（IC）芯片。

典型的FinFET器件制造有从衬底延伸的称为“鳍”的薄的鳍状结构和设置在鳍上方（例如，围绕）的栅极。鳍结构由半导体材料（通常为硅）制成，且如果用作晶体管，则具有形成在其内部的电流沟道。当FinFET器件用作晶体管时，栅极用于控制沟道中的电流。

以与用现在的平面SOI技术或体硅CMOS技术建造的二极管基本相同的方式，二极管可使用绝缘体上硅（SOI）技术建造在FinFET结构上。然而，与传统的平面半导体二极管相比，由于鳍结构引起的劣化，使用FinFET结构构造的二极管具有效率降低的缺点。FinFET二极管中多个鳍结构的存在减少了用于产生注入电流的有效面积，从而降低了由每单位单元面积产生的注入电流所确定的二极管效率。

因此，需要提供比传统的FinFET二极管具有更高效率的FinFET二极管及其制造方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件，包括：衬底，具有相对的第一末端和第二末端；由一个或多个基本平行、细长且相等数量的半导体鳍结构组成的第一组鳍结构和第二组鳍结构，在衬底之上设置为分别与第一末端和第二末端相邻，第一组鳍结构和第二组鳍结构彼此间隔开；一个或多个基本等距并平行的细长的栅极结构，形成在第一组鳍结构和第二组鳍结构之上，使得每个栅极结构均垂直横过第一组鳍结构和第二组鳍结构；多个电介质带，交织设置在第一组鳍结构和第二组鳍结构之间用于使它们彼此之间电绝缘；第一组半导体带，由一个或多个掺杂半导体带组成，具有第一导电类型且分别纵向地形成在第一组鳍结构之上；以及第二组半导体带，由一个或多个第二掺杂半导体带组成，具有与第一导电类型相反的第二导电类型且分别纵向地形成在第二组鳍结构之上，其中，第一组半导体带与第二组半导体带电绝缘。

优选地，通过栅极结构划分第一组半导体带与第二组半导体带的每一个。

优选地，该半导体器件还包括：形成在第一组半导体带与第二组半导体带之上的一个或多个金属接触件。

优选地，第一组半导体带中的所有半导体带均通过金属接触件彼此电连接。

优选地，以第一导电类型或第二导电类型的掺杂剂注入衬底。

优选地，第一组半导体带与第二组半导体带通过外延生长与相应的第一组鳍结构和第二组鳍结构整体地形成。

优选地，第一组半导体带与第二组半导体条带被原位掺杂。

优选地，单位单元中的鳍结构的数量是4个、6个或8个。

根据本发明的另一方面，提供了一种FinFET二极管，包括：半导体衬底，半导体衬底被掺杂以具有第一导电类型或与第一导电类型相反的第二导电类型；第一组鳍结构和第二组鳍结构，由基本等距、平行、细长和相等数量的半导体鳍结构组成，形成在衬底上方，第一组鳍结构和第二组鳍结构彼此间隔开且电绝缘，并且每组中的鳍结构彼此电绝缘；以及多个基本等距和平行的细长的栅极结构，形成在第一组鳍结构和第二组鳍结构之上，使得每个栅极结构均垂直横过第一组鳍结构和第二组鳍结构，其中，第一组鳍结构的每个鳍结构的顶部被掺杂以具有第一导电类型，第二组鳍结构的每个鳍结构的顶部被掺杂以具有第二导电类型。

优选地，通过栅极结构划分第一组鳍结构与第二组鳍结构的顶部。

优选地，该FinFET二极管还包括：形成在第一组鳍结构与第二组鳍结构的被掺杂顶部上的一个或多个金属接触件。

优选地，分别来自第一组鳍结构和第二组鳍结构的两个最靠近的鳍结构之间的间距大于对应的第一组鳍结构和第二组鳍结构内的两个相邻的鳍结构之间的平均间距。

优选地，单位单元中的鳍结构的数量是4个、6个或8个。