[发明专利]一种多栅极场效应晶体管元件及其制造方法

说明书

本发明是申请号：200610003776.4申请日：2006年2月14日

发明名称：一种多栅极场效应晶体管元件及其制造方法的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种微电子集成电路(IC)半导体元件制造，特别是涉及一种包括多个鳍状FET结构的多栅极场效应晶体管(FET)，其具有改进的元件速度与性能以适用于形成先进的集成电路元件。

背景技术

随着对先进元件结构的要求提升，使用搀杂杂质来控制来控制传统的互补式金属氧化物半导体(CMOS)元件中的导电沟道已达到其极限。随着CMOS元件的尺寸已经到了纳米等级，包括全空乏型(FD)与部分空乏型(PD)结构的绝缘层上有硅(SI)结构已经提供MOSFET的进化途径以在低功率下操作。低于大约0.1微米的CMOS设计为一些缺点所困扰，例如短沟道效应(SCE)与闸氧化层穿隧。另外，对应尺寸的缩减，活性硅沟道区域的均匀性会产生一些限制的。一种克服这种缺点的方法是改变元件结构，这样在使用厚一些的闸氧化层与增加活性硅沟道尺寸时，栅极长度可以缩小。

例如，FET设计已经包括通过形成鳍状硅沟道结构(也称为鳍状FET)及三重栅极结构(也称为三重栅极FET)来形成非平面活性硅区域。

当这些结构已经显示具有可接受的短沟道行为且可以现有习知闸氧化层厚度来形成以克服闸氧化层穿隧，多数载流子的移动性却受损于现有习知的形成工艺。

因此，在集成电路半导体元件工艺领域需要持续发展包括多栅极区域的先进CMOS FET元件。

由此可见，上述现有的场效应晶体管在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决场效应晶体管存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的场效应晶体管结构，便成了当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的极场效应晶体管存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的多栅极场效应晶体管结构，能够改进一般现有的场效应晶体管，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的场效应晶体管存在的缺陷，而提供一种新型结构的多栅极场效应晶体管结构，所要解决的技术问题是使其提供一种包括多栅极区域的先进CMOS FET元件结构，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种多栅极区域场效应晶体管元件，包括：一半导体材料的多鳍状结构设置在一基材上；该多鳍状结构包括实质平行间隔分开的侧壁部分，每一侧壁部分包括内、外表面与上表面；其中每一该些表面包括形成场效应晶体管于其上的表面；以及一绝缘体材料部分填充于该些侧壁部分之间，以隔离该些侧壁部分，该绝缘体材料的厚度小于该些侧壁部分的高度。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进一步实现。

前述的多栅极场效应晶体管元件，其中所述的该些侧壁部分以约20埃至约1500埃的距离间隔开。

前述的多栅极场效应晶体管元件，其中所述的该些侧壁部分具有约10埃至约300埃的厚度。

前述的多栅极场效应晶体管元件，其中所述的该些侧壁部分的高度高于该半导体基材的表面约10埃至约300埃。

前述的多栅极场效应晶体管元件，其中所述的该些侧壁部分进一步包括由半导体材料制成的连接的底部。

前述的多栅极场效应晶体管元件，其中所述的半导体材料是硅或者硅锗。

前述的多栅极场效应晶体管元件，其中所述的半导体材料是应变半导体。

前述的多栅极场效应晶体管元件，其进一步包括一设于侧壁部分的栅极电介质及一设于栅极电介质上的栅极电极。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种多栅极区域场效应晶体管元件，包括：一半导体结构，设置有高于半导体基材上的向上凹状的开口，该向上凹状的开口由两间隔分开的侧壁部分组成；每一该些侧壁部分包括侧壁表面，其包括内、外表面与上表面以形成6个实质平面的表面；一绝缘体材料，其分离该些侧壁部分；以及一连续的栅极结构设于该些侧壁的该些表面上以形成多个场效应晶体管，该栅极结构包括最低的栅极电介质与在上面的栅极电极。