[发明专利]晶体管结构

说明书

本发明公开了一种晶体管结构。所述晶体管结构包含一基板、一栅极导电区、一栅极介电层和一片状渠道层。所述基板具有一本体。所述栅极导电区在所述本体上方。所述栅极介电层在所述栅极导电区和所述本体之间。所述片状渠道层设置在所述本体和所述栅极介电层之间，其中所述片状渠道层独立于所述基板，且所述本体的掺杂浓度高于所述片状渠道层的掺杂浓度。因此，所述晶体管结构可减少短渠道效应和发生在晶体管之间的闩锁问题，具有晶体管漏极与渠道之间和晶体管源极与渠道之间的无缝接触区，以及不需要高温热退火来消除由于形成所述漏极和所述源极时的重击而造成的损坏。

技术领域

本发明涉及一种晶体管结构，尤其涉及一种晶体管结构，其可减少短渠道效应(short channel effect)和发生在晶体管之间的闩锁(latch-up)问题，其具有已分别被良好地创造出来的晶体管漏极与渠道之间和晶体管源极与渠道之间的无缝接触区，以及其不需要高温热退火来消除由于形成所述漏极和所述源极时的重击而造成的损坏。

背景技术

在现有技术中，有四种金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)结构被广泛使用并在批量制造过程中制成：(1)A型，平坦的表面渠道金属氧化物半导体场效应晶体管；(2)B型，使用三维鳍式结构的两个垂直侧壁作为晶体管本体的鳍式场效应晶体管(fin field-effect transistor,FinFET)；(3)C型，使用三维鳍式结构的顶面和两个垂直侧壁的三栅极(Tri-gate)金属氧化物半导体场效应晶体管；以及(4)D型，绝缘体上的硅(silicon on insulator,SOI)金属氧化物半导体场效应晶体管，其本体与用以形成所述金属氧化物半导体场效应晶体管的基板完全隔离。

然而，传统的金属氧化物半导体场效应晶体管结构有一些缺点，例如：短渠道效应(short channel effect)和发生在N型金属氧化物半导体晶体管(N-type metal-oxide-semiconductor(NMOS)transistor)和P型金属氧化物半导体晶体管(P-type metal-oxide-semiconductor(PMOS)transistor)之间的闩锁(latch-up)问题。另外，在传统的金属氧化物半导体场效应晶体管的工艺中，需要进行高温热退火以消除那些因通过离子植入形成所述金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极和源极时的重击而造成的损坏；如果使用较高的掺杂浓度的基板以防止所述闩锁问题时，被栅极介电质材料覆盖的所述金属氧化物半导体场效应晶体管的本体很难完全从空乏(depletion)状态转变为反转(inversion)状态。

因此，如何解决上述四种金属氧化物半导体场效应晶体管结构的缺点已成为一个重要问题。

发明内容

本发明公开一种晶体管结构。所述晶体管结构包含一基板、一栅极导电区、一栅极介电层和一片状渠道层(sheet channel layer,SCL)。所述基板具有一本体。所述栅极导电区在所述本体上方。所述栅极介电层在所述栅极导电区和所述本体之间。所述片状渠道层设置在所述本体和所述栅极介电层之间，其中所述片状渠道层独立于所述基板，且所述本体的掺杂浓度高于所述片状渠道层的掺杂浓度。

在本发明的一实施例中，所述基板另包含在所述本体下方的一井区，且所述片状渠道层的掺杂浓度高于所述井区的掺杂浓度。

在本发明的一实施例中，所述本体包括一鳍式结构，所述片状渠道层包括一第一片状渠道层和一第二片状渠道层，所述第一片状渠道层与所述鳍式结构的第一侧壁接触，以及所述第二片状渠道层与所述鳍式结构的第二侧壁接触。

在本发明的一实施例中，所述片状渠道层另包含一第三片状渠道层，其中所述第三片状渠道层是直接形成在所述鳍式结构的顶面上。

在本发明的一实施例中，所述晶体管结构另包含一间隔层，其中所述间隔层贴着所述第一片状渠道层以及所述第二片状渠道层。