晶体管及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种电子元件及其制作方法，且特别是有关于一种晶体管及其制作方法。
【背景技术】
[0002]随着现代半导体元件技术的发展与成熟，集成电路的集成度的日益提升，半导体元件的尺寸亦愈趋缩小，提高晶体管效能的难度亦愈加提高。为了克服这些技术上的困难，已提出许多场效晶体管结构的种类。
[0003]现有氧化物晶体管多为具有平面通道的平面式金氧半导体场效晶体管(metaloxide semiconductor，简称 M0SFET)。随着其尺寸缩小，通道长度(channel length)也必须随之缩小。然而，当金氧半导体场效晶体管的通道长度缩减到某一定程度时，各种因通道长度变小而衍生的问题，像是短通道效应(short channel effect)、次临界摆幅(sub-threshold swing)变大等便会发生，造成临界电压下降、元件产生漏电与功率损耗等问题。鳍式场效晶体管(fin field effect transistor，简称FinFET)因具有三面立体式的栅极结构，具有较佳的栅极控制能力，故将可以使用更短的通道长度，是解决上述问题的主流方案之一。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种晶体管及其制作方法。
[0005]本发明提供一种晶体管的制作方法，得以较简易的加工方式制作出高效能的晶体管。
[0006]本发明提供一种晶体管，其较易制作，且具有高效能。
[0007]本发明的一实施例的晶体管的制作方法包括:提供基底；在基底上形成鳍状栅极；在鳍状栅极上覆盖绝缘层；提供基板；在基板上形成可塑形金属氧化物层；将鳍状栅极插置于可塑形金属氧化物层中；在将鳍状栅极插置于可塑形金属氧化物层中之后，使可塑形金属氧化物层固化；以及对可塑形金属氧化物层的被鳍状栅极暴露出的部分进行处理，以使该部分的导电性提高。
[0008]在本发明的一实施例中，上述的晶体管的制作方法还包括在将鳍状栅极插置于可塑形金属氧化物层中之后，移除基底。
[0009]在本发明的一实施例中，上述的鳍状栅极具有凹槽，且将鳍状栅极插置于可塑形金属氧化物层中的步骤包括倒置鳍状栅极，以及以鳍状栅极的凹槽的顶部的开口朝向可塑形金属氧化物层的方式，将鳍状栅极插置于可塑形金属氧化物层中。
[0010]在本发明的一实施例中，上述的晶体管的制作方法当将鳍状栅极插置于可塑形金属氧化物层中后，可塑形金属氧化物层的材料填满凹槽。
[0011]在本发明的一实施例中，上述的对可塑形金属氧化物层的被鳍状栅极暴露出的部分进行处理，以使部分的导电性提高的步骤为使鳍状栅极暴露出的部分成为导体。
[0012]在本发明的一实施例中，上述的对可塑形金属氧化物层的被鳍状栅极暴露出的部分进行处理，以使部分的导电性提高的步骤为使用等离子体处理法对可塑形金属氧化物层的被鳍状栅极暴露出的部分进行处理。
[0013]在本发明的一实施例中，上述的对可塑形金属氧化物层的被鳍状栅极暴露出的部分进行处理，以使部分的导电性提高的步骤为使用绝缘层覆盖法对可塑形金属氧化物层的被鳍状栅极暴露出的部分进行处理。
[0014]在本发明的一实施例中，上述的对可塑形金属氧化物层的被鳍状栅极暴露出的部分进行处理，以使部分的导电性提高的步骤为使用离子布植法对可塑形金属氧化物层的被鳍状栅极暴露出的部分进行处理。
[0015]在本发明的一实施例中，上述的使可塑形金属氧化物层固化的方法包括加热固化法或照光固化法。
[0016]本发明的一实施例的晶体管包括基板、源极、漏极、主动部、鳍状栅极以及绝缘层。源极配置于基板上。漏极配置于基板上。主动部连接源极与漏极。鳍状栅极包覆主动部。绝缘层的第一部分分隔鳍状栅极与主动部，绝缘层的第二部分分隔鳍状栅极与基板，绝缘层的第三部分分隔鳍状栅极与源极，且分隔鳍状栅极与漏极，且绝缘层的第四部分配置于鳍状栅极的背对于主动部的表面上，其中绝缘层为一体成型。
[0017]在本发明的一实施例中，上述的晶体管的源极、漏极及主动部的材质包括金属氧化物半导体。
[0018]在本发明的一实施例中，上述的晶体管的主动部的具有最大摩尔百分率的金属元素的摩尔百分率与源极的具有最大摩尔百分率的金属元素的摩尔百分率的差值的绝对值小于1%，且主动部的具有最大摩尔百分率的金属元素的摩尔百分率与漏极的具有最大摩尔百分率的金属元件的摩尔百分率的差值的绝对值小于1%。
[0019]本发明的一实施例的晶体管包括基板、源极、漏极、主动部、鳍状栅极以及绝缘层。源极配置于基板上。漏极配置于基板上。主动部连接源极与漏极，其中主动部的具有最大摩尔百分率的金属元素的摩尔百分率与源极的具有最大摩尔百分率的金属元素的摩尔百分率的差值的绝对值小于1%，且主动部的具有最大摩尔百分率的金属元素的摩尔百分率与漏极的具有最大摩尔百分率的金属元件的摩尔百分率的差值的绝对值小于1%。鳍状栅极包覆主动部。绝缘层分隔鳍状栅极与主动部。
[0020]在本发明的一实施例中，上述的晶体管的漏极、该源极及该主动部的材质包括金属氧化物半导体。
[0021 ] 在本发明的一实施例中，上述的晶体管的鳍状栅极的材质包括金属材料。
[0022]在本发明的一实施例中，上述的晶体管的绝缘层的材质包括金属氧化物。
[0023]在本发明的一实施例中，上述的晶体管的鳍状栅极包括凹槽，凹槽的顶部的开口朝向该基板，且源极与漏极分别连接于主动部的相对两侧。
[0024]基于上述，本发明的实施例的晶体管的制作方法经由将鳍状栅极插置于可塑形金属氧化物层中，固化可塑形金属氧化物层及提高可塑形金属氧化物层中被鳍状栅极暴露的部分的导电性，得以较简易的加工方式制作出高效能的鳍式场效晶体管。除此之外，本发明的实施例的晶体管通过包覆主动部的鳍状栅极，可缩短通道长度以提升电流，也可增强栅极对通道的控制能力并抑制短通道效应所产生的漏电流，且可以利用较为简单的制作方式来制作此晶体管。
[0025]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0026]图1A至图1D依序为本发明的一实施例中晶体管的制作方法的各步骤的示意图；
[0027]图1E为图1A至图1D所示的实施例中鳍状栅极的示意图；
[0028]图2示出图1D的晶体管沿着1-Ι线的剖面图。
[0029]附图标记说明:
[0030]100:晶体管；
[0031]110:基底；
[0032]120:鳍状栅极；
[0033]122:凹槽；
[0034]130:绝缘层；
[0035]140:基板；
[0036]150:可塑形金属氧化物层；
[0037]160:源极；
[0038]170:漏极；
[0039]180:主动部；
[0040]130a:第一部分；
[0041]130b:第二部分；
[0042]130c:第三部分；
[0043]130d:第四部分；
[0044]W1、W2、W3:长度；
[0045]L:宽度；
[0046]1-1:剖面线。
【具体实施方式】
[0047]图1A至图1D依序为本发明的一实施例中晶体管的制作方法的各步骤的示意图。本实施例提供一种晶体管100的制作方法，包括下列步骤。首先，如图1A所示，提供基底110，然后在基底110上形成鳍状栅极120。基底110可以为绝缘基板，例如是玻璃(glass)基板、蓝宝石(sapphire)基板或是在娃(silicon)基板上生长像是氧化娃等绝缘层所形成的基板。鳍状栅极120的材质包括金属材料，例如是铝(aluminum)。此外，鳍状栅极120还具有凹槽122，形成凹字型的一体成型结构。其中凹槽122可以是利用微影蚀刻(photolithography and etching)、压印(imprint)或掀离(lift-off)等方法制成。
[0048]接着，在鳍状栅极120上覆盖绝缘层130 (图1B)，绝缘层130可以是由化学气相沉积(chemical vapor deposit1n，简称 CVD)、原子层沉积(atomic layer deposit1n，简称ALD)或派镀(sputter)等方式来制成，其材质包括氧化物，例如是氧化招(aluminumoxide,简称 A1203)。
[0049]在本实施例的晶体管100的制作方法中，还提供基板140，且在基板140上形成可塑形金属氧化物层150 (图1C)。基板140可以为绝缘基板，例如是玻璃基板、蓝宝石基板或是在硅基板上生长像是氧化硅等绝缘层所形成的基板。可塑形金属氧化物层150的材质包括金属氧化物，例如是尚具可塑性的未固化阶段的氧化铟镓锌(Indium Gallium ZincOxide，简称IGZO)。制作可塑形金属氧化物层150的方法可以是使用溶胶凝胶法(sol-gelprocess)。
[0050]在本实施例的晶体管100的制作方法中，将鳍状栅极120插置于上述的可塑形金属氧化物层150中，插置的方法可以是使用湿式加工的压印方法(图1C及图1D)。值得一提的是，上述的插置在作用的过程(例如是压印的过程)中，可塑形金属氧化物层150是未完全固化的状态。此外，将鳍状栅极120插置于可塑形金属氧化物层150中的步骤包括倒置鳍状栅极120 (如图1C所绘示)，以及以鳍状栅极120的凹槽122的顶部的开口朝向可塑形金属氧化物层150的方式，将鳍状栅极120插置于可塑形金属氧化物层150中。
[0051]承上，如图1D所示，当将鳍状栅极120插置于可塑形金属氧化物层150中后，可塑形金属氧化物层150的材料填满上述凹槽122。其中填满上述凹槽122的部分可塑形金属氧化物层150在后续的固化步骤后可作为主动层(active layer)之用。另外，在将鳍状栅极120插置于可塑形金属氧化物150层中之后，可移除上述的基底110，形成鳍式场效晶体管的结构。
[0052]图1E为图1A至图1D所示的实施例中鳍状栅极的示意图。值得一提的是，在本实施例中，鳍状栅极120的凹槽122的内壁的长度W1、W2、W3即为鳍式场效晶体管的通道宽度(channel width)，而凹槽122的宽度L即为鳍式场效晶体管的通道长度，因此，本实施例的鳍状栅极可以在缩短通道长度的情况下抑制短通道效应，同时提升电流强度。再者，由于本实施例的鳍状栅极120是以包覆的方式覆盖在作为主动层的可塑形金属氧化物层150上，因此也可使晶体管达到良好控制