具有侧旁隔离氧化层之矽覆绝缘单电晶体装置及其制作方法

摘要

本发明系为一种具侧旁隔离氧化层之矽覆绝缘(SOI)单电晶体装置及其制作方法。该矽覆绝缘单电晶体装置包括：一基板、一埋入氧化层、一本体、一侧旁隔离氧化层、一源极部、一汲极部、一闸极氧化层、一闸极层。该侧旁隔离氧化层形成于该本体之侧边。该源极部及该汲极部形成于该侧旁隔离氧化层之侧边。本发明之矽覆绝缘单电晶体装置具有较好的电洞保持能力、能够提高浮体效应效应(Floating Body Effect)及克服P－N接面的漏电流，且不需使用昂贵的矽覆绝缘基板，故成本可大幅地降低。

主权项

一种具侧旁隔离氧化层之矽覆绝缘单电晶体装置，包括：一基板；一埋入氧化层，形成于该基板上；一本体，形成于该埋入氧化层上；一侧旁隔离氧化层，设置于该本体之侧边；一源极部及一汲极部，分别形成于该侧旁隔离氧化层之侧边；一闸极氧化层，形成于该本体上；及一闸极层，形成于该闸极氧化层上；其中，该埋入氧化层及该侧旁隔离氧化层形成U形阻绝层，包围该本体之侧边与底部。如请求项1之矽覆绝缘单电晶体装置，其中该基板为矽(Si)、锗(Ge)或III-V族晶圆基板。如请求项1之矽覆绝缘单电晶体装置，其中该侧旁隔离氧化层之材质系选自由二氧化矽、氮化矽、氧氮氧、氧化铝、碳化矽(SiC)、钻石、空气腔(Air-Gap)、或其他高介电系数材质等所组成之群。如请求项1之矽覆绝缘单电晶体装置，其中该闸极氧化层为0.5至3奈米之二氧化矽(SiO2)层。如请求项1之矽覆绝缘单电晶体装置，其中该闸极氧化层为等效厚度0.5至3奈米之设定高K值介电材料层。如请求项1之矽覆绝缘单电晶体装置，其中该闸极层系为一闸极多晶矽层。如请求项1之矽覆绝缘单电晶体装置，其中该闸极层系为单层或多层之中能隙(Mid-Gap)金属或矽化金属。如请求项1之矽覆绝缘单电晶体装置，另包括一氧化物保护层，形成于该闸极层之侧边，该氧化物保护层系为二氧化矽(SiO2)层。如请求项8之矽覆绝缘单电晶体装置，该氧化物保护层系选用单层或多层设定之低K值材质。如请求项1之矽覆绝缘单电晶体装置，其中该本体包括一通道层及一具导电之本体半导体层。如请求项1之矽覆绝缘单电晶体装置，其中该本体包括一通道层、一具导电之半导体层及一具导电之本体半导体层。如请求项10或11之矽覆绝缘单电晶体装置，其中该具导电之本体半导体层之厚度系为20 nm至300 nm。如请求项1之矽覆绝缘单电晶体装置，其中该源极部包括一通道层及一具导电之半导体层。如请求项1之矽覆绝缘单电晶体装置，其中该汲极部包括一通道层及一具导电之半导体层。如请求项13或14之矽覆绝缘单电晶体装置，其中该通道层及该具导电之半导体层系选自由第四族或III-V族材料所组成单层或多层之群。一种具侧旁隔离氧化层之矽覆绝缘单电晶体装置之制作方法，包括以下步骤：(a)提供一基板；(b)形成一埋入氧化层于该基板上；(c)形成一本体于该埋入氧化层上；(d)形成一侧旁隔离氧化层于该本体之侧边，其中，该埋入氧化层及该侧旁隔离氧化层形成U形阻绝层，包围该本体之侧边与底部；(e)形成一具导电之半导体层于该侧旁隔离氧化层之侧边；(f)形成一闸极氧化层于该本体上；(g)形成一闸极层于该闸极氧化层上；及(h)于该具导电之半导体层形成一源极部及一汲极部。如请求项16之制作方法，其中在步骤(c)中，包括以下步骤：(c1)形成一具导电之本体半导体层于该埋入氧化层上；(c2)移除部分该具导电之本体半导体层，以形成该具导电之本体半导体层于该埋入氧化层上。如请求项16之制作方法，其中在步骤(c)中，包括以下步骤：(c1)形成一具导电之本体半导体层于该埋入氧化层上；(c2)移除部分该具导电之本体半导体层及部分该埋入氧化层，以形成该具导电之本体半导体层于该埋入氧化层上。如请求项16之制作方法，其中在步骤(e)中，该具导电之半导体层系以化学气相沈积方法配合活性离子蚀刻形成。如请求项16之制作方法，其中在步骤(e)后，另包括一化学机械研磨步骤，以该侧旁隔离氧化层为研磨终止点，研磨该具导电之半导体层。如请求项16或20之制作方法，其中在步骤(e)后，另包括一步骤，用以形成一通道层于该具导电之半导体层上。如请求项16之制作方法，其中在步骤(e)后，另包括一步骤，用以移除该侧旁隔离氧化层，以形成一空气腔。如请求项16之制作方法，其中在步骤(d)中，系选自利用如低温低压之化学气相沉积(CVD)、溅镀(Sputtering)、或电浆加强化学气相沈积(PECVD)等方法再施以非齐方向(an-homogeneous)之蚀刻技术以形成该侧旁隔离氧化层。如请求项16之制作方法，其中在步骤(g)后，另包括一电子束直写制程。如请求项16之制作方法，其中在步骤(g)后，另包括一形成一氧化物保护层之步骤，该氧化物保护层用以覆盖该闸极层及该具导电之半导体层。如请求项25之制作方法，其中该氧化物保护层系以地毯式化学气相沈积方式形成。如请求项26之制作方法，其中在步骤(h)中，系以离子布植(Ion Implatation)方式，利用该闸极层和该氧化物保护层为一遮罩，于该具导电之半导体层中自我对准(Self-Align)以形成该源极部及该汲极部。如请求项27之制作方法，其中在步骤(h)后，另包括一热修复(Thermal Annealing)步骤，以形成一源极接面及一汲极接面。如请求项28之制作方法，其中在步骤(h)后，另包括一电浆活性离子蚀刻步骤，用以去除部分之该氧化物保护层，以暴露出该具导电之半导体层之该源极部及该汲极部。