環(huán)形柵薄膜晶體管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了環(huán)形柵薄膜晶體管及其制備方法。該方法包括：(1)在襯底上表面的溝道區(qū)設(shè)置至少一個(gè)犧牲層；(2)對(duì)所述犧牲層進(jìn)行刻蝕，以便形成溝道層模板，所述溝道層模板的側(cè)壁具有斜面段；(3)在源區(qū)、漏區(qū)以及所述溝道區(qū)沉積溝道層；(4)基于所述溝道層模板，對(duì)所述溝道區(qū)的所述溝道層進(jìn)行蝕刻處理，以便形成鰭形溝道；(5)除去所述溝道層模板；以及(6)在所述源區(qū)、漏區(qū)以及溝道區(qū)沉積金屬，以便形成源極漏極以及柵極。由此，可以利用具有斜面段的溝道層模版完成數(shù)百納米以下鰭形溝道的制備，從而可以顯著降低對(duì)于刻蝕精度以及光刻儀器的要求，進(jìn)而可以降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明提出的方法具有成本低廉、操作簡(jiǎn)便、易于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、溝道區(qū)的鰭形溝道形貌可控性高等有點(diǎn)的至少之一。
【專利說明】
環(huán)形柵薄膜晶體管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體的，涉及環(huán)形柵薄膜晶體管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜晶體管(ThinFilm Transistor)是使用非晶、多晶或者有機(jī)半導(dǎo)體薄膜材料作為溝道材料，在塑料、玻璃、有機(jī)基板上形成的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，目前已被廣泛應(yīng)用到有源矩陣平板顯示技術(shù)(Active Matrix Flat Panel Display)中。目前，為了提高薄膜晶體管的性能，多采用多柵結(jié)構(gòu)和納米線溝道來提高柵極對(duì)溝道的控制能力，以便提高器件的性會(huì)K。
[0003]然而，目前制備薄膜晶體管的方法以及薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)仍有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)是基于發(fā)明人對(duì)以下事實(shí)和問題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)作出的:
[0005]目前的薄膜晶體管，多存在生產(chǎn)設(shè)備成本較高，制備工藝復(fù)雜，難以大規(guī)模應(yīng)用等問題。發(fā)明人經(jīng)過深入研究以及大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這是由于，目前的環(huán)形柵薄膜晶體管多采用多柵結(jié)構(gòu)的鰭形(Fin形)溝道來提高柵對(duì)溝道的控制能力，進(jìn)而提高器件的性能。然而為了達(dá)到性能提升的效果，F(xiàn)in形溝道一般需要具有百納米以下的尺寸，以便獲得盡可能大的鰭形溝道長寬比，才能夠達(dá)到提升器件性能的效果。由于鰭形溝道的長度通常受整體器件體積的限制，因此目前通常采用降低構(gòu)成鰭形溝道的納米線的寬度的方法來獲得較大的長寬比。而目前的半導(dǎo)體制備技術(shù)，多采用光刻的方法刻蝕納米線，而為了實(shí)現(xiàn)數(shù)百納米以下鰭形溝道的光刻精度，需要使用先進(jìn)的光刻設(shè)備。因此，難以實(shí)現(xiàn)大面積的顯示面板的制造和和面板低成本化的需求。
[0006]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種制備環(huán)形柵薄膜晶體管的方法。該方法利用溝道層模板，實(shí)現(xiàn)百納米以下的鰭形(Fin形)溝道的制備，對(duì)光刻設(shè)備要求低、生產(chǎn)步驟簡(jiǎn)單。
[0007]在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備環(huán)形柵薄膜晶體管的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括:(I)在襯底上表面的溝道區(qū)設(shè)置至少一個(gè)犧牲層；(2)對(duì)所述犧牲層進(jìn)行刻蝕，以便形成溝道層模板，所述溝道層模板的側(cè)壁具有斜面段；(3)在源區(qū)、漏區(qū)以及所述溝道區(qū)沉積溝道層；(4)基于所述溝道層模板，對(duì)所述溝道區(qū)的所述溝道層進(jìn)行蝕刻處理，以便形成鰭形溝道；(5)除去所述溝道層模板；以及(6)在所述源區(qū)、漏區(qū)以及溝道區(qū)沉積金屬，以便形成源極漏極以及柵極。由此，可以利用具有斜面段的溝道層模版完成數(shù)百納米以下鰭形溝道的制備，從而可以顯著降低對(duì)于刻蝕精度以及光刻儀器的要求，進(jìn)而可以降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明提出的方法具有成本低廉、操作簡(jiǎn)便、易于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、溝道區(qū)的鰭形溝道形貌可控性高等有點(diǎn)的至少之一。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述鰭形溝道的長度以及寬度之比大于10。利用本發(fā)明提出的方法能夠簡(jiǎn)便地將鰭形溝道的長寬比控制在10以上，從而可以提高柵極對(duì)溝道的控制，進(jìn)而可以提尚器件的性能。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述犧牲層的厚度不大于200納米。由于鰭形溝道是基于犧牲層形成的溝道層模板而獲得的，因此控制犧牲層的厚度即可控制最終獲得的鰭形溝道的高度。將犧牲層的厚度控制在200納米以下，能夠簡(jiǎn)便地獲得高度在200納米以下的鰭形溝道，從而可以提升利用該方法制備的器件的性能。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述斜面段與所述襯底之間的夾角為5?45度。由此，可以控制基于溝道層模板制備的鰭形溝道也具有一個(gè)斜面，將上述夾角控制在5?45度，有利于進(jìn)一步減小鰭形溝道與襯底之間的接觸。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述鰭形溝道的寬度不大于40nm。由于該鰭形溝道是基于具有斜面段的溝道層模板形成的，因此可以利用普通的光刻設(shè)備將鰭形溝道的寬度控制在上述范圍內(nèi)，從而可以提高柵極對(duì)于溝道的控制，同時(shí)可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)設(shè)備成本，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工
-H-
O
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述鰭形溝道的長度不大于400nm。由于利用該方法制備的該鰭形溝道具有較小的寬度，因此鰭形溝道的長度可以不大于400nm，即可獲得較為理想的鰭形溝道長寬比。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述溝道層含有多晶硅、非晶硅、InGaZn0、In203、InZn0、InSn0、InGa0、Zn0、Cu20以及Sn02的至少之一。由此，可以進(jìn)一步提高利用該方法形成的器件的性能。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟(2)中，對(duì)所述犧牲層的側(cè)壁進(jìn)行各向異性刻蝕，以便形成所述斜面段。由此，可以簡(jiǎn)便地通過對(duì)犧牲層的刻蝕形成溝道層模板側(cè)壁的斜面段。上述刻蝕方法只需要刻蝕出具有一定斜面的側(cè)壁即可，對(duì)刻蝕精度以及光刻儀器的要求均較低，即可形成具有如前所示結(jié)構(gòu)的溝道層模板，從而有利于降低該方法的生產(chǎn)設(shè)備成本，
簡(jiǎn)化生產(chǎn)步驟。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟(5)之后，步驟(6)之前，進(jìn)一步包括:在所述源區(qū)、漏區(qū)以及溝道區(qū)設(shè)置柵介質(zhì)層，所述柵介質(zhì)層含有Hf02、Si02、Al203以及Si3N4的至少之一。由此，可以進(jìn)一步提高利用該方法制備的薄膜晶體管的性能。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)所述源區(qū)、漏區(qū)以及所述溝道區(qū)進(jìn)行摻雜，使所述溝道與源區(qū)以及漏區(qū)具有相同類型或不同類型的摻雜，其中，所述溝道與源區(qū)以及漏區(qū)具有相同類型的摻雜時(shí)，所述溝道區(qū)的摻雜濃度不小于119Cnf3;所述溝道與源區(qū)以及漏區(qū)具有不同類型的摻雜時(shí)，所述源區(qū)、漏區(qū)的摻雜濃度大于所述溝道區(qū)的摻雜濃度。由此，可以進(jìn)一步提高利用該方法制備的薄膜晶體管的性能。
[0017]在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種環(huán)形柵薄膜晶體管。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其是利用前面所述的方法制備的。由此，該環(huán)形柵薄膜晶體管具有利用前面所述的方法制備的晶體管的全部特征以及優(yōu)點(diǎn)，在此不再贅述?？偟膩碚f，該環(huán)形柵薄膜晶體管具有生產(chǎn)成本低、溝道區(qū)鰭形溝道尺寸易于控制、長寬比較大、柵電極對(duì)溝道的控制能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的至少之一。
[0018]在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種環(huán)形柵薄膜晶體管。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該環(huán)形柵薄膜晶體管包括:襯底;源極，所述源極設(shè)置在所述襯底上方;漏極，所述漏極設(shè)置在所述襯底上方；至少兩個(gè)溝道，所述溝道設(shè)置在所述襯底上方并連接所述源極以及漏極，且所述溝道為鰭形溝道；以及柵極，所述柵極形成在所述溝道上方，其中，所述鰭形溝道的長度不大于400nm，寬度不大于40nm，所述鰭形溝道的長度以及寬度之比大于10。該環(huán)形柵薄膜晶體管具有生產(chǎn)成本低、鰭形溝道尺寸易于控制、鰭形溝道的長寬比較大、柵電極對(duì)溝道的控制能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的至少之一。
【附圖說明】
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制備環(huán)形柵薄膜晶體管的方法流程圖；
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的制備環(huán)形柵薄膜晶體管的方法的流程圖；
[0021 ]圖3A-圖3B是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的制備環(huán)形柵薄膜晶體管的方法流程圖；
[0022]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的溝道層模板的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的環(huán)形柵晶薄膜體管的俯視圖；
[0024]圖6是沿圖5中a-a’剖面的環(huán)形柵薄膜晶體管的截面圖。
[0025]附圖標(biāo)記:
[0026]100:襯底;200:犧牲層;300:溝道層模板;310:斜面段；
[0027]400:溝道層;500:鰭形溝道;600:柵極;700:源極;800:漏極；
[0028]10:溝道。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0030]在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備環(huán)形柵薄膜晶體管的方法。該方法首先通過刻蝕犧牲層制備溝道層模板，然后將溝道層沉積在該模板之上，再對(duì)溝道層進(jìn)行刻蝕。由于制備的溝道層模板具有特定的形狀，因此基于溝道層模板而刻蝕溝道層形成的鰭形溝道也具有特定的形狀、尺寸。本發(fā)明提出的方法不直接通過調(diào)節(jié)刻蝕參數(shù)來調(diào)節(jié)獲得的鰭形溝道的尺寸，而是通過設(shè)計(jì)具有特定形狀的溝道層模板，達(dá)到控制鰭形溝道形狀、尺寸的目的。而具有特定形狀的溝道層模板的尺寸要遠(yuǎn)大于直徑在數(shù)百納米的鰭形溝道，因此，本發(fā)明提出的方法對(duì)刻蝕精度以及儀器設(shè)備的要求均較低，有利于降低生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝。具體的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖1，該方法包括:
[0031]S100設(shè)置犧牲層
[0032]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該步驟中，在襯底上表面的溝道區(qū)設(shè)置至少一個(gè)犧牲層。具體的，可以在Si襯底上方設(shè)置模板，然后通過濺射沉積等方法，形成犧牲層。在本發(fā)明中，犧牲層的材料不受特別限制，主要在后續(xù)步驟中可以通過光刻等技術(shù)進(jìn)行刻蝕并除去即可。例如，形成犧牲層的材料可以為二氧化硅或者SiN。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，犧牲層是為了在后續(xù)步驟中制備溝道層模板，因此，犧牲層可以設(shè)置在襯底上最終需要形成溝道的位置上，且犧牲層的具體形狀不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了簡(jiǎn)化制備步驟，犧牲層可以近似為規(guī)則的長方體。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，犧牲層的厚度可以不大于200納米。由于鰭形溝道是基于犧牲層形成的溝道層模板而獲得的，因此控制犧牲層的厚度即可控制最終獲得的鰭形溝道的高度。將犧牲層的厚度控制在200納米以下，能夠簡(jiǎn)便地獲得高度在200納米以下的鰭形溝道，從而可以提升利用該方法制備的器件的性能。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在本發(fā)明中，襯底可以為單一材料形成的，也可以為多種材料形成的，具有多個(gè)亞層的多層結(jié)構(gòu)。例如，襯底可以為單晶硅襯底、玻璃襯底、塑料襯底、金屬襯底，參考圖2，也可以為在上述材料形成的襯底亞層(硅亞層)上方沉積一層氮化硅亞層而形成的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要獲得的環(huán)形柵薄膜晶體管的具體要求，對(duì)襯底的具體材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0033]S200形成溝道層模板
[0034]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該步驟中，對(duì)犧牲層進(jìn)行刻蝕，以便形成形成溝道層模板，溝道層模板的側(cè)壁具有斜面段。具體的，參考圖2以及圖3A，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，溝道層模板300的側(cè)壁可以全部由斜面段310構(gòu)成，具體地，參考圖4，斜面段310的底部自內(nèi)向外傾斜設(shè)置，斜面段310與襯底100之間的夾角Θ可以為5?45度。由此，可以控制基于溝道層模板制備的鰭形溝道也具有一個(gè)斜面，將上述夾角控制在5?45度，有利于進(jìn)一步減小鰭形溝道于襯底之間的接觸，從而可以進(jìn)一步提高柵極對(duì)于溝道的控制力。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，側(cè)壁具有斜面段的溝道層模板可以是通過下列步驟獲得:對(duì)犧牲層的側(cè)壁進(jìn)行各向同性刻蝕，以便形成斜面段。具體的，可以利用各向同性刻蝕處理犧牲層的整個(gè)側(cè)壁，即在平行于襯底的方向上以及垂直于襯底的方向上刻蝕的速度基本相同，由此，可以在犧牲層的側(cè)壁上形成具有一定傾斜角度的斜面?zhèn)缺?，即斜面段。需要說明的是，上述各向同性刻蝕的具體條件不受特別限制，只要能夠形成滿足上述要求的溝道層模板即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)上述刻蝕參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，上述具有斜面段的側(cè)壁將在后續(xù)步驟中用于形成鰭形溝道，因此，在該步驟中，僅需要將后續(xù)需要形成鰭形溝道處的側(cè)壁刻蝕出斜面段即可。為了在刻蝕過程中簡(jiǎn)化刻蝕參數(shù)的設(shè)置，也可以將溝道層模板的四個(gè)側(cè)壁均刻蝕成具有斜面段的形狀。由于上述各向同性刻蝕只需要在犧牲層的側(cè)壁形成斜面段即可，而無需獲得具有百納米級(jí)別尺寸的犧牲層，因此該步驟對(duì)刻蝕的精度以及對(duì)光刻儀器的要求均較低，利用普通的光刻手段即可實(shí)現(xiàn)。由此，可以降低利用該方法制備薄膜晶體管的設(shè)備成本，簡(jiǎn)化生產(chǎn)步驟。
[0035]本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，上述溝道層模板側(cè)壁的斜面段為后續(xù)用于形成具有較小寬度的鰭形溝道的模板，因此，溝道層模板的整個(gè)側(cè)壁可以均為斜面段，即可以將溝道層模板的側(cè)壁設(shè)置為由一段與襯底之間具有一定夾角的直線構(gòu)成的;也可以將溝道層模板側(cè)壁的一部分設(shè)置為斜面段，即溝道層模板側(cè)壁的一部分是由一段與襯底之間具有一定夾角的直線構(gòu)成的，另一部分的形狀不受特別限定。
[0036]S300沉積溝道層
[0037]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該步驟中，在源區(qū)、漏區(qū)以及溝道區(qū)沉積溝道層。具體地，參考圖3A，在襯底100上，需要形成薄膜晶體管的區(qū)域(即場(chǎng)區(qū))，利用溝道層材料，沉積形成溝道層400。溝道層可以含有多晶硅、非晶硅、InGaZnO、In2O3、InZnO、InSnO、InGaO、ZnO、Cu2O以及SnO2的至少之一。由此，可以進(jìn)一步提高利用該方法形成的器件的性能。沉積形成的溝道層400可以覆蓋源區(qū)、漏區(qū)以及溝道區(qū)的上表面，也即是說，在該步驟中，沉積的溝道層400覆蓋在犧牲層300之上。如前所述，在溝道層模板的側(cè)壁上具有斜面段，因此，在沉積溝道層400時(shí)，覆蓋在溝道層模板側(cè)壁處的溝道層400具有一定的寬度，且該寬度在自上而下的方向上是不均一的。也即是說，覆蓋在溝道層模板300側(cè)壁處的溝道層400，其外側(cè)的側(cè)壁具有由沉積過程自然形成的形狀，而其內(nèi)側(cè)的側(cè)壁則具有與溝道層模板側(cè)壁相應(yīng)的形狀，即該處的溝道層側(cè)壁也具有斜面段。需要說明的是，在該步驟中沉積形成溝道層的具體方法以及沉積參數(shù)不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，溝道層的沉積厚度不大于150納米。溝道層的沉積厚度與最終形成的鰭形溝道的寬度有關(guān)，控制溝道層的沉積厚度在上述范圍內(nèi)，有利于進(jìn)一步控制鰭形溝道的尺寸。需要說明的是，在該步驟中，沉積的溝道層只要能夠最終通過刻蝕，形成環(huán)形柵結(jié)構(gòu)即可，而溝道層的具體沉積位置、沉積面積不受特別限制。
[0038]S400形成鰭形溝道
[0039]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該步驟中，基于溝道層模板，對(duì)溝道區(qū)的溝道層進(jìn)行蝕刻處理，以便形成鰭形溝道。具體地，參考圖2以及圖3A，在該步驟中，通過刻蝕，保留源區(qū)以及漏區(qū)的部分犧牲層以便后續(xù)形成環(huán)形柵結(jié)構(gòu)，然后，對(duì)溝道區(qū)的溝道層進(jìn)行刻蝕，除去犧牲層上表面(不包括側(cè)壁)上方的溝道層并暴露出犧牲層模板的上表面(參考圖3A中(d)步驟)，刻蝕除去溝道區(qū)犧牲層模板未覆蓋的區(qū)域的犧牲層，以便使在溝道區(qū)，剩余的犧牲層僅僅為附著在犧牲層模板側(cè)壁(斜面段)部分的犧牲層，從而獲得鰭形溝道500。
[0040]具體的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在對(duì)犧牲層模板上表面上方的溝道層進(jìn)行刻蝕。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，這一部分的刻蝕目的在于除去犧牲層模板上表面上方的全部溝道層。因此，此時(shí)可以不對(duì)刻蝕參數(shù)進(jìn)行精確控制，只要能夠?qū)⒃搮^(qū)域的溝道層全部除去即可，即便刻蝕過程中刻蝕深度沒有精確控制，導(dǎo)致部分犧牲層也被除去，也不會(huì)對(duì)利用該方法制備的晶體管的性能造成影響。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了實(shí)現(xiàn)在溝道區(qū)制備連接源極以及漏極的鰭形溝道，還需要對(duì)溝道區(qū)犧牲層模板未覆蓋部分的溝道層進(jìn)行刻蝕。參考圖2以及圖3A中步驟(d)，由于犧牲層模板的側(cè)壁具有斜面段而并非垂直的側(cè)壁，因此，如將犧牲層模板未覆蓋的襯底上方區(qū)域的溝道層刻蝕掉，則必然會(huì)在犧牲層側(cè)壁處殘留一部分溝道層，即犧牲層側(cè)壁斜面段310上方區(qū)域的溝道層。這部分溝道層即為鰭形溝道。對(duì)溝道區(qū)中未被犧牲層模板覆蓋的區(qū)域的溝道層進(jìn)行刻蝕時(shí)，應(yīng)使水平方向上刻蝕的邊界盡量貼近犧牲層模板的側(cè)壁，以便保留下來的溝道層形成的鰭形溝道具有盡可能小的直徑。與最終獲得的鰭形溝道相比，溝道層模板顯然具有更大的尺寸，其側(cè)壁的邊界也更加明顯，因此在刻蝕的過程中，很容易確認(rèn)刻蝕的邊界，從而可以降低刻蝕過程中對(duì)于刻蝕精度的要求。并且，由于在該步驟中形成的鰭形溝道一側(cè)的邊界是由溝道層模板(即溝道層模板的側(cè)壁)確定的，因此，大大降低了形成鰭形溝道對(duì)于刻蝕精度以及光刻儀器的要求。
[0041]本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在該步驟中，制備的鰭形溝道的具體形狀以及尺寸，與溝道層的沉積厚度以及溝道層模板的側(cè)壁形狀有關(guān)。參考圖3A，由于溝道層模板的側(cè)壁具有斜面段，因此基于溝道層模板300形成的鰭形溝道500也具有斜面段。由此，可以進(jìn)一步降低鰭形溝道500與襯底之間的接觸面積，從而可以提高柵極對(duì)溝道的控制能力。具體的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，鰭形溝道的長度以及寬度之比可以大于10。利用本發(fā)明提出的方法能夠簡(jiǎn)便地將鰭形溝道的長寬比控制在10以上，從而可以提高柵極對(duì)溝道的控制，進(jìn)而可以提高器件的性能。鰭形溝道的寬度可以不大于40nm。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，鰭形溝道的長度不大于400nm。由于利用該方法制備的該鰭形溝道具有較小的寬度，因此鰭形溝道的長度可以不大于400nm，即可獲得較為理想的鰭形溝道長寬比。
[0042]S500去除模板
[0043]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該步驟中，參考圖3B，除去溝道層模板，以便獲得環(huán)形柵結(jié)構(gòu)。在該步驟中，去除溝道層模板的具體方法以及參數(shù)不受特別限制，只要能夠除去溝道層模板即可。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以采用二氧化硅制備犧牲層，然后使用稀釋后的氫氟酸溶液即可去除犧牲層形成的溝道層模板。參考圖2以及圖3B，去除溝道層模板之后，經(jīng)過刻蝕處理剩余的溝道層以及鰭形溝道即可用于構(gòu)成環(huán)形柵結(jié)構(gòu)。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了進(jìn)一步提高利用該方法制備的薄膜晶體管的性能，該方法可以進(jìn)一步包括:
[0045]在源區(qū)、漏區(qū)以及溝道區(qū)設(shè)置柵介質(zhì)層。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，柵介質(zhì)層可以含有Hf02、Si02、Al203以及Si3N4的至少之一。由此，可以進(jìn)一步提高利用該方法制備的薄膜晶體管的性能。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在該步驟中，柵介質(zhì)層的具體設(shè)置位置不受特別限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況以及需要獲得的薄膜晶體管的具體要求，在適當(dāng)?shù)奈恢蒙线x擇上述材料形成柵介質(zhì)層。例如，可以在整個(gè)場(chǎng)區(qū)設(shè)置柵介質(zhì)層，也可以使柵介質(zhì)層覆蓋刻剩余的溝道層。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，如需在溝道層上方設(shè)置柵介質(zhì)層，則可以在刻蝕形成鰭形溝道之前，預(yù)先在溝道層上方沉積柵介質(zhì)層，然后再根據(jù)前面描述的形成鰭形溝道的步驟，將柵介質(zhì)層以及溝道層一同進(jìn)行刻蝕即可。
[0046]S600形成源極、漏極、柵極
[0047]在該步驟中，在源區(qū)、漏區(qū)以及溝道區(qū)沉積金屬，以便形成源極漏極以及柵極。需要說明的是，在該步驟中，形成源極漏極以及柵極的具體方法、形成源極漏極以及柵極的材料不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該步驟中，還可以對(duì)源區(qū)、漏區(qū)以及溝道區(qū)進(jìn)行摻雜。例如，可以使溝道與源漏區(qū)具有相同類型或不同類型的摻雜，其中，溝道與源漏區(qū)具有相同類型的摻雜時(shí)，溝道區(qū)的摻雜濃度不小于119Cnf3;溝道與源漏區(qū)具有不同類型的摻雜時(shí)，源區(qū)、漏區(qū)的摻雜濃度大于溝道區(qū)的摻雜濃度。由此，可以進(jìn)一步提高利用該方法制備的薄膜晶體管的性能。
[0049]需要說明的是，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的上述環(huán)形柵薄膜晶體管可以具有多個(gè)環(huán)形柵結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)薄膜晶體管的實(shí)際要求，設(shè)計(jì)多個(gè)環(huán)形柵的數(shù)量、排布方式。其中，多個(gè)環(huán)形柵結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)是利用上述方法制備的。由此，可以保證該環(huán)形柵薄膜晶體管中，具有至少一個(gè)包含兩條鰭形溝道的溝道，兩條鰭形溝道的長寬比均不小于10。
[0050]在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種環(huán)形柵薄膜晶體管。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該環(huán)形柵薄膜晶體管是利用前面的方法制備的。由此，該環(huán)形柵薄膜晶體管具有利用前面的方法制備的晶體管的全部特征以及優(yōu)點(diǎn)，在此不再贅述?？偟膩碚f，該環(huán)形柵薄膜晶體管具有生產(chǎn)成本低、鰭形溝道尺寸易于控制、柵電極對(duì)溝道的控制能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的至少之一O
[0051]在本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明提出了一種環(huán)形柵薄膜晶體管。參考圖5以及圖6，該環(huán)形柵薄膜晶體管包括:襯底100、源極700、漏極800、柵極600以及至少兩個(gè)溝道10。具體的，溝道10設(shè)置在襯底100上方并連接源極700以及漏極800，且溝道10為鰭形溝道。其中，溝道10的高度小于200nm，寬度小于150nm，溝道與襯底之間的接觸面的寬度不大于10nm。該環(huán)形柵薄膜晶體管具有生產(chǎn)成本低、鰭形溝道尺寸易于控制、柵電極對(duì)溝道的控制能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的至少之一。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，溝道10的內(nèi)側(cè)側(cè)壁可以具有不完全垂直于襯底的形狀。由此，可以盡可能降低溝道10與襯底100之間的接觸面寬度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述環(huán)形柵薄膜晶體管可以是利用前面描述的制備環(huán)形柵薄膜晶體管的方法制備的。由此，可以在保證溝道10的鰭形(Fin)溝道結(jié)構(gòu)以及與襯底之間具有的較小的接觸面積的前提下，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0053]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0054]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。
[0055]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，“相連”、“連接”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0056]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0057]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
[0058]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備環(huán)形柵薄膜晶體管的方法，其特征在于，包括: (1)在襯底上表面的溝道區(qū)設(shè)置至少一個(gè)犧牲層； (2)對(duì)所述犧牲層進(jìn)行刻蝕，以便形成溝道層模板，所述溝道層模板的側(cè)壁具有斜面段； (3)在源區(qū)、漏區(qū)以及所述溝道區(qū)沉積溝道層； (4)基于所述溝道層模板，對(duì)所述溝道區(qū)的所述溝道層進(jìn)行蝕刻處理，以便形成鰭形溝道； (5)除去所述溝道層模板；以及 (6)在所述源區(qū)、漏區(qū)以及溝道區(qū)沉積金屬，以便形成源極漏極以及柵極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鰭形溝道的長度以及寬度之比大于10。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述犧牲層的厚度不大于200納米。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述斜面段與所述襯底之間的夾角為5?45度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鰭形溝道的寬度不大于40nm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鰭形溝道的長度不大于400nm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溝道層含有多晶硅、非晶硅、InGaZnO、Ιη2〇3、InZnO、InSnO、InGaO、ZnO、Cu20 以及 Sn02 的至少之一。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(2)中，對(duì)所述犧牲層的側(cè)壁進(jìn)行各向同性刻蝕，以便形成所述斜面段。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(5)之后，步驟(6)之前，進(jìn)一步包括:在所述源區(qū)、漏區(qū)以及溝道區(qū)設(shè)置柵介質(zhì)層，所述柵介質(zhì)層含有Hf02、Si02、Al203以及Si3N4的至少之一。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述源區(qū)、漏區(qū)以及所述溝道區(qū)進(jìn)行摻雜，使所述溝道與源區(qū)以及漏區(qū)具有相同類型或不同類型的摻雜， 其中，所述溝道與源區(qū)以及漏區(qū)具有相同類型的摻雜時(shí)，所述溝道區(qū)的摻雜濃度不小于119Cnf3;所述溝道與源區(qū)以及漏區(qū)具有不同類型的摻雜時(shí)，所述源區(qū)、漏區(qū)的摻雜濃度大于所述溝道區(qū)的摻雜濃度。11.一種環(huán)形柵薄膜晶體管，其特征在于，所述環(huán)形柵薄膜晶體管是利用權(quán)利要求1?10任一項(xiàng)所述的方法制備的。12.一種環(huán)形柵薄膜晶體管，其特征在于，包括: 襯底； 源極，所述源極設(shè)置在所述襯底上方； 漏極，所述漏極設(shè)置在所述襯底上方； 至少兩個(gè)溝道，所述溝道設(shè)置在所述襯底上方并連接所述源極以及漏極，且所述溝道為鰭形溝道；以及 柵極，所述柵極形成在所述溝道上方， 其中，所述鰭形溝道的長度不大于400nm，寬度不大于40nm，所述鰭形溝道的長度以及寬度之比大于10。
【文檔編號(hào)】H01L21/336GK106057680SQ201610538770
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月8日
【發(fā)明人】劉立濱, 梁仁榮, 許軍, 王敬
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)