場(chǎng)效應(yīng)晶體管及形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，尤其是涉及一種可減少短溝道效應(yīng)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002]一般而言，當(dāng)半導(dǎo)體元件的尺寸越小時(shí)，其耗電量會(huì)相對(duì)地減少，反應(yīng)速度也會(huì)相對(duì)提升，且由于耗材較少，制作成本也可減少，因此如何將半導(dǎo)體元件的尺寸縮小，一直是半導(dǎo)體制作工藝一個(gè)重要的研發(fā)方向。然而當(dāng)半導(dǎo)體元件的尺寸過(guò)小時(shí)，如當(dāng)制作工藝達(dá)90nm以下時(shí)，過(guò)短的溝道將會(huì)使短溝道效應(yīng)變得越來(lái)越明顯，如漏極引致勢(shì)壘(能障)降低(drain induced barrier lowering, DIBL)所造成的漏電流即為一例。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100的俯視圖。場(chǎng)效應(yīng)晶體管100包含基底110、漏極130、源極140、柵極150和溝道160?；?10具有主動(dòng)區(qū)域120。柵極150是形成于主動(dòng)區(qū)域120的中段上方，溝道160則是主動(dòng)區(qū)域120中位于柵極150正下方的部分，由于溝道160是位于柵極150的正下方，因此在俯視圖中溝道160與柵極150的邊界有部分重疊。溝道160并將主動(dòng)區(qū)域120分為漏極130和源極140兩個(gè)區(qū)域，而漏極130至源極140之間的距離即為溝道160長(zhǎng)度。
[0004]圖2及圖3分別說(shuō)明了長(zhǎng)溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200及短溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200’中源極、溝道及漏極的能級(jí)分布，其中圖2中的長(zhǎng)溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200及圖3中的短溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200’都與圖1中的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100具有相同架構(gòu)，長(zhǎng)溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200包含基底210、漏極230、源極240、柵極250和溝道260，而短溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200’也包含基底210’、漏極230’、源極240’、柵極250’和溝道260’，兩者的差別僅在于溝道260的長(zhǎng)度較溝道260’的長(zhǎng)度為長(zhǎng)。另外在圖2及圖3中，虛線部分表示漏級(jí)230及230’并未接收任何偏壓時(shí)的能級(jí)大小，而實(shí)線部分于漏極240及240’上分別施加相同偏壓Vd時(shí)的能級(jí)大小。在漏極240及240’并未施加任何偏壓時(shí)，長(zhǎng)溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200和短溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200’的溝道所具有的能級(jí)都較各自的源極240、240’和漏極230、230’所具有的能級(jí)高，因此不論是對(duì)長(zhǎng)溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200或短溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200’而言，若欲將其源極240及240’的載流子送入其溝道260及260’，都需提供足夠的電壓以克服其源極240及240’和其溝道260及260’間的勢(shì)壘。然而當(dāng)漏極施加偏壓Vd時(shí)，在長(zhǎng)溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200中，溝道260雖有部分的能級(jí)雖受到偏壓Vd的影響而下降，但由于溝道較長(zhǎng)，因此長(zhǎng)溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200的源極240的能級(jí)并未受到影響，而若欲將其位于源極240的載流子送入溝道260，仍需提供足夠的電壓以克服源極240和溝道260間的勢(shì)壘；但在短溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200’中，除了溝道的能級(jí)因?yàn)槭艿狡珘篤d的影響而下降之外，因?yàn)闇系垒^短，因此源極240’和溝道260’間的勢(shì)壘也跟著降低。勢(shì)壘降低將導(dǎo)致短溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管200’的載流子較容易進(jìn)入溝道280’中，因此會(huì)使漏電流提升，同時(shí)也表示閾電壓會(huì)隨著偏壓Vd改變，而使亞閾值擺幅(subthreshold swing)上升，亦即使用者較難通過(guò)半導(dǎo)體元件的柵級(jí)電壓來(lái)關(guān)閉溝道。
[0005]由于短溝道效應(yīng)會(huì)增加半導(dǎo)體元件的漏電流導(dǎo)致耗電量增加，同時(shí)亞閾值擺幅的提升也使半導(dǎo)體元件的控制不易，因此如何在縮減半導(dǎo)體元件尺寸的同時(shí)，又能避免短溝道效應(yīng)帶來(lái)的不便，成為半導(dǎo)體制作工藝中所欲解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以解決上述問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其場(chǎng)效應(yīng)晶體管包含基底、隔離層、溝道、柵極、漏極及源極?；拙哂兄鲃?dòng)區(qū)域，而主動(dòng)區(qū)域的形狀為至少一突出部突出于一方形。隔離層是形成于基底上且圍繞主動(dòng)區(qū)域。柵極橫跨主動(dòng)區(qū)域且形成于主動(dòng)區(qū)域的中段上方。溝道是形成于柵極正下方的主動(dòng)區(qū)域并延伸到至少一突出部，以將主動(dòng)區(qū)域分隔為第一區(qū)間及第二區(qū)間。柵極橫跨主動(dòng)區(qū)域且形成于溝道的上方，漏極是形成于第一區(qū)間而源極是形成于第二區(qū)間。
[0008]本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法。其方法包含提供基底，具有主動(dòng)區(qū)域，主動(dòng)區(qū)域的形狀為具有至少一突出部的方形；形成隔離層于基底上，且隔離區(qū)圍繞主動(dòng)區(qū)域；形成柵極于主動(dòng)區(qū)域上，柵極橫跨主動(dòng)區(qū)域且形成于至少一突出部的上方；及于柵極的兩側(cè)摻雜(參雜)多個(gè)載流子于主動(dòng)區(qū)域上以在柵極與隔離層所區(qū)隔出的第一區(qū)間形成漏極及在柵極與隔離層所區(qū)隔出的第二區(qū)間形成源極。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管俯視圖；
[0010]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的長(zhǎng)溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的能級(jí)分布圖；
[0011]圖3為現(xiàn)有技術(shù)的短溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的能級(jí)分布圖；
[0012]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管俯視圖；
[0013]圖5為形成圖4中主動(dòng)區(qū)域及隔離層的光掩模示意圖；
[0014]圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管俯視圖；
[0015]圖7為本發(fā)明實(shí)施例形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法流程圖。
[0016]主要元件符號(hào)說(shuō)明
[0017]100、200、200’、300、500 場(chǎng)效應(yīng)晶體管
[0018]110、210、210，、310、510 基底
[0019]120,320,520 主動(dòng)區(qū)域
[0020]130、230、230，、330、530 漏極
[0021]140、240、240’、340、540 源極
[0022]150、250、250，、350、550 柵極
[0023]160、260、260’、360、560 溝道
[0024]370、570 突出部
[0025]380,580 隔離層
[0026]L1 長(zhǎng)度
[0027]WUW2 寬度
[0028]400光掩模
[0029]S610 ?SM0 步驟
【具體實(shí)施方式】
[0030]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管300的俯視圖。場(chǎng)效應(yīng)晶體管300包含基底310、漏極330、源極340、柵極350、溝道360及隔離層380。基底310具有主動(dòng)區(qū)域320，而主動(dòng)區(qū)域320的形狀為有突出部370突出的方形，即英文字母T的形狀。隔離層380是形成于基底310上且圍繞主動(dòng)區(qū)域320。柵極350是形成于主動(dòng)區(qū)域320的中段上方，溝道360則是主動(dòng)區(qū)域320中位于柵極正下方的部分，并延伸到突出部370，由于溝道360是位于柵極350的正下方，因此在俯視圖中溝道360與柵極350的邊界有部分重疊。溝道360并將主動(dòng)區(qū)域320分隔為第一區(qū)間及第二區(qū)間。漏極330是形成于主動(dòng)區(qū)域320內(nèi)的第一區(qū)間，而源極340是形成于主動(dòng)區(qū)域320內(nèi)的第二區(qū)間。其漏極330至源極340之間的距離即為場(chǎng)效應(yīng)晶體管300的溝道360長(zhǎng)度。相較于場(chǎng)效應(yīng)晶體管100的主動(dòng)區(qū)域120，主動(dòng)區(qū)域320另包含突出部370，突出部370可完全不摻雜載流子，此時(shí)突出部370內(nèi)部的電荷主要是受柵極350所控制，因此可以用來(lái)減少場(chǎng)效應(yīng)晶體管300受短溝道效應(yīng)的影響。以下試說(shuō)明其原理。
[0031]Q* = Qdep[l-(vols+vold)/volg] (1)
[0032]式(1)說(shuō)明場(chǎng)效