[发明专利]场效晶体管结构及其制造方法、芯片装置

说明书

本发明涉及一种场效晶体管结构及其制造方法、芯片装置，晶体管包括位于底部的漏极外延层、位于顶部的源极层以及嵌入于漏极外延层内的源极延伸倒鳍与栅极;栅极排列在源极延伸倒鳍之间,栅极两侧形成有成对由源极层至漏极外延层内部并联的对称型沟道;优选示例中,栅极两侧的沟道上方还形成有成对由源极层至漏极外延层并联的对称型领域电阻;优选示例中,漏极外延层在对应栅极的底部部位形成栅下浮空反极型结;优选示例中,漏极外延层在对应源极延伸倒鳍的底部部位形成屏蔽栅底部浮空反极型柱底结。本发明首创了双倒半鳍浮空超结栅式场效晶体管(DRFJ MOSFET)架构,具有衬底背面漏极与顶面源极电子流均匀化或帮助均匀化的增益效果。

本发明的优先权基础包括：申请号202110414351.7、申请日2021.04.16、专利名称为“场效晶体管结构及其制造方法、芯片装置”的发明申请案。

技术领域

本发明涉及半导体晶体管的技术领域，尤其是涉及一种场效晶体管结构及其制造方法、芯片装置。

背景技术

场效晶体管结构作为半导体芯片的关键重要器件,目前已有多种结构,主要包括有以下几类:FinFET鳍式场效晶体管、JFET结型场效晶体管、面场效晶体管、穿隧式场效晶体管槽栅场效应管、分裂栅场效应管以及超级结场效应管。其中FinFET鳍式场效晶体管、JFET结型场效晶体管、面场效晶体管以及穿隧式场效晶体管结构都是将源极接点与漏极接点设计在半导体衬底的同一表面，随着晶圆薄化与器件微小化的趋势发展,由晶圆背面漏电流的问题会越来越是一个需要面对与克服的难题。其中,JFET结型场效应晶体管与穿隧式场效晶体管,由于将沟道层设计在半导体衬底的有源区内,漏电流的问题比较严重,FinFET鳍式晶体管是将沟道层以额外沉积的方式设计在突出鳍状的栅极上,漏电流的问题相对较轻,但器件结构与工艺相对复杂。FinFET鳍式晶体管的沟道层以氧化层表面外延方式形成显然不具有如内生方式形成沟道层的单晶结构,故其沟道层电性能稳定性不及JFET结型场效应晶体管、面场效晶体管与穿隧式场效晶体管。槽栅（trench gate）场效应管存在硅极限的限制，导致实现同样导通电阻占用更大的晶圆面积器件的功率密度无法提升。分裂栅场效应管和超级结场效应管虽然可以突破硅极限但工艺制程复杂且工艺控制窗口窄；另外器件容易出现电流集中可靠性差的现象，使器件的性能和可靠性很难兼得。

现有技术中的FinFET鳍式晶体管可见于CN103985712A、CN106981517A、CN106887461A,都具有突出于衬底的栅极鳍。现有技术中的JFET结型场效应晶体管可见于CN1507070A、CN108257955A,不具有突出于衬底的栅极且沟道层以衬底内掺杂区图案界定。现有技术中的面场效晶体管可见于CN107534060A,不具有突出于衬底的栅极,单元占据表面积较大。现有技术中的穿隧式场效晶体管可见于CN110797387A、CN110943121A,为FinFET鳍式晶体管的一种变种,两鳍状结构以外延方式形成图案磊晶层,鳍状结构侧壁覆盖栅极层并予以填埋,将原本鳍状结构的栅极功能变化为沟道功能,同一表面上两鳍状结构的顶部分别作为源极与漏极。

发明内容

本发明的主要目的一是提供一种场效晶体管结构，主要进步在于以创新的晶体管架构解决场效晶体管的源极电子流分布不均、产品性能和可靠性不兼容、产品性能和加工难度不兼容的问题。对于该晶体管架构定名为双倒半鳍浮空超结栅式场效晶体管(DoubleReverse-semi-fins Floating Junction MOSFET, DRFJ)。

本发明的主要目的二是提供一种场效晶体管结构的制造方法，用以实现极处电子流分布均匀场效晶体管结构的制作。

本发明的主要目的三是提供一种半导体芯片装置，包括DRFJ架构的场效晶体管结构。

本发明的主要目的一是通过以下技术方案得以实现的：

提出一种场效晶体管结构，包括：