[发明专利]具有背栅的finFET

说明书

技术领域

本发明涉及微电子的领域。更具体而言，本发明涉及具有两个作用在其沟道上的栅极的finFET。

背景技术

最近，缩减例如集成晶体管的微电子元件的尺寸的趋势已经变得越发难以维持。标准CMOS架构已经达到临界尺寸，在临界尺寸下，之前可以忽略的效应现在限制着进一步缩减尺寸的可能性。

为了克服该缺陷，已经提出了新的晶体管架构。其中之一就是所谓finFET。finFET是这样的晶体管，其包括充当沟道的薄半导体层(鳍)，该薄半导体层在至少两个方向上由栅极包围。最常见的手段包括实现竖直的鳍，并通过邻近该鳍的两个竖直的壁获得栅极。以这种方式，栅极对鳍的作用能够增强，从而能够进一步缩小临界尺寸。

然而，并行于标准单栅极CMOS技术，有益地，几种应用采用了基于两个对晶体管沟道进行控制的栅极的CMOS晶体管。这些应用一般称为双栅极晶体管。双栅极晶体管相比于单栅极晶体管的有益效果中有新增的灵活性、降低了的功耗以及增加了的速度。

然而，因为finFET已经具有放置在沟道的两侧的栅极，所以放置第二栅极是不可能的。事实上，在finFET的两侧中的一侧放置第二栅极需要从该侧去除第一栅极，从而会减小第一栅极对沟道的作用。

发明内容

本发明考虑上述问题而提出，本发明的目标是提供具有双栅极结构的finFET。

本发明可以涉及这样的双栅极finFET，其包括：至少两个鳍，其实现沟道；背栅，其放置在鳍之间；以及前栅，其放置在鳍的外侧。

这提供了下述有益效果：包括两个鳍的沟道能够受到前栅和背栅两者的作用。此外，在鳍之间的背栅的存在提高了鳍的机械稳定性。

在一些实施方案中，前栅可以围绕鳍和背栅。

这提供了下述有益效果：前栅的制造得到简化，因为前栅可以实现为覆盖已经包括鳍和背栅的结构。另外，以此方式，对于前栅可以实现单一的结构，也简化了到前栅的连接。

在一些实施方案中，到背栅的连接可以在不与前栅竖直重叠的区域形成。

这提供了下述有益效果：背栅连接不需要(例如通过过孔)发展穿过前栅。

在一些实施方案中，鳍可以通过自对准工艺产生。

这提供了下述有益效果：鳍的厚度可以在整个晶片上受到精确控制，从而减小了例如由不同厚度导致的阈值电压的变化。另外，这允许鳍具有比通过光刻工艺可以获得的最小特征更小的厚度。

在一些实施方案中，双栅极finFET可以进一步包括用于自对准工艺的至少一个遮罩区域，遮罩区域优选为放置在鳍上方。

这提供了下述有益效果：在实现下方的鳍的时候，遮罩区域可以用作自对准工艺中的掩模。

在一些实施方案中，双栅极finFET可以在优选为SOI晶片的绝缘体上半导体晶片上实现，而背栅在绝缘体下方连接至晶片的体半导体层。

这提供了下述有益效果：对于在晶片上的数个双栅极FinFET，到背栅的连接可以是共有的。

在一些实施方案中，双栅极FinFET可以在半导体晶片上实现，而背栅可以至少从finFET的源极或漏极向外延长至背栅接触部。

这提供了下述有益效果：对于多个双栅极FinFET的每个背栅，可以形成单一的专用连接。

在一些实施方案中，在其中背栅被延长的finFET的源极或漏极中，可以沿着背栅放置鳍。

这提供了下述有益效果：背栅提供了鳍的机械稳定性，同时允许鳍到达源极或漏极，并允许背栅到达背栅接触部，背栅接触部可以在背栅和鳍的纵向延伸方向上放置在源极或漏极之外。

在一些实施方案中，在双栅极finFET的漏极和源极中的至少一个中的鳍之间的空间中，可以包含与鳍相同的材料。

这提供了下述有益效果：如果背栅不需要沿着鳍发展，鳍之间的空间可以保留为具有与用于鳍的半导体材料相同的材料，使得机械稳定性提高，并且到源极或漏极的连接得到简化。

在一些实施方案中，用于前栅的材料、和/或用于背栅的材料、和/或鳍与前栅之间的绝缘材料、和/或鳍与背栅之间的绝缘材料可以在鳍中引入机械应力。

这提供了下述有益效果：应力工程可以有更多的控制参数，以便优化鳍的应力。