场效应晶体管及形成场效应晶体管的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种场效应晶体管，尤其是涉及一种可减少短沟道效应的场效应晶体管。
【背景技术】
[0002]一般而言，当半导体元件的尺寸越小时，其耗电量会相对地减少，反应速度也会相对提升，且由于耗材较少，制作成本也可减少，因此如何将半导体元件的尺寸缩小，一直是半导体制作工艺一个重要的研发方向。然而当半导体元件的尺寸过小时，如当制作工艺达90nm以下时，过短的沟道将会使短沟道效应变得越来越明显，如漏极引致势垒(能障)降低(drain induced barrier lowering, DIBL)所造成的漏电流即为一例。
[0003]图1为现有技术的场效应晶体管100的俯视图。场效应晶体管100包含基底110、漏极130、源极140、栅极150和沟道160。基底110具有主动区域120。栅极150是形成于主动区域120的中段上方，沟道160则是主动区域120中位于栅极150正下方的部分，由于沟道160是位于栅极150的正下方，因此在俯视图中沟道160与栅极150的边界有部分重叠。沟道160并将主动区域120分为漏极130和源极140两个区域，而漏极130至源极140之间的距离即为沟道160长度。
[0004]图2及图3分别说明了长沟道场效应晶体管200及短沟道场效应晶体管200’中源极、沟道及漏极的能级分布，其中图2中的长沟道场效应晶体管200及图3中的短沟道场效应晶体管200’都与图1中的场效应晶体管100具有相同架构，长沟道场效应晶体管200包含基底210、漏极230、源极240、栅极250和沟道260，而短沟道场效应晶体管200’也包含基底210’、漏极230’、源极240’、栅极250’和沟道260’，两者的差别仅在于沟道260的长度较沟道260’的长度为长。另外在图2及图3中，虚线部分表示漏级230及230’并未接收任何偏压时的能级大小，而实线部分于漏极240及240’上分别施加相同偏压Vd时的能级大小。在漏极240及240’并未施加任何偏压时，长沟道场效应晶体管200和短沟道场效应晶体管200’的沟道所具有的能级都较各自的源极240、240’和漏极230、230’所具有的能级高，因此不论是对长沟道场效应晶体管200或短沟道场效应晶体管200’而言，若欲将其源极240及240’的载流子送入其沟道260及260’，都需提供足够的电压以克服其源极240及240’和其沟道260及260’间的势垒。然而当漏极施加偏压Vd时，在长沟道场效应晶体管200中，沟道260虽有部分的能级虽受到偏压Vd的影响而下降，但由于沟道较长，因此长沟道场效应晶体管200的源极240的能级并未受到影响，而若欲将其位于源极240的载流子送入沟道260，仍需提供足够的电压以克服源极240和沟道260间的势垒；但在短沟道场效应晶体管200’中，除了沟道的能级因为受到偏压Vd的影响而下降之外，因为沟道较短，因此源极240’和沟道260’间的势垒也跟着降低。势垒降低将导致短沟道场效应晶体管200’的载流子较容易进入沟道280’中，因此会使漏电流提升，同时也表示阈电压会随着偏压Vd改变，而使亚阈值摆幅(subthreshold swing)上升，亦即使用者较难通过半导体元件的栅级电压来关闭沟道。
[0005]由于短沟道效应会增加半导体元件的漏电流导致耗电量增加，同时亚阈值摆幅的提升也使半导体元件的控制不易，因此如何在缩减半导体元件尺寸的同时，又能避免短沟道效应带来的不便，成为半导体制作工艺中所欲解决的问题。
【发明内容】
[0006]因此本发明的主要目的在于提供一种场效应晶体管，以解决上述问题。
[0007]本发明的实施例提供一种场效应晶体管，其场效应晶体管包含基底、隔离层、沟道、栅极、漏极及源极。基底具有主动区域，而主动区域的形状为至少一突出部突出于一方形。隔离层是形成于基底上且围绕主动区域。栅极横跨主动区域且形成于主动区域的中段上方。沟道是形成于栅极正下方的主动区域并延伸到至少一突出部，以将主动区域分隔为第一区间及第二区间。栅极横跨主动区域且形成于沟道的上方，漏极是形成于第一区间而源极是形成于第二区间。
[0008]本发明的另一实施例提供一种形成场效应晶体管的方法。其方法包含提供基底，具有主动区域，主动区域的形状为具有至少一突出部的方形；形成隔离层于基底上，且隔离区围绕主动区域；形成栅极于主动区域上，栅极横跨主动区域且形成于至少一突出部的上方；及于栅极的两侧掺杂(参杂)多个载流子于主动区域上以在栅极与隔离层所区隔出的第一区间形成漏极及在栅极与隔离层所区隔出的第二区间形成源极。
【附图说明】
[0009]图1为现有技术的场效应晶体管俯视图；
[0010]图2为现有技术的长沟道场效应晶体管的能级分布图；
[0011]图3为现有技术的短沟道场效应晶体管的能级分布图；
[0012]图4为本发明实施例的场效应晶体管俯视图；
[0013]图5为形成图4中主动区域及隔离层的光掩模示意图；
[0014]图6为本发明另一实施例的场效应晶体管俯视图；
[0015]图7为本发明实施例形成场效应晶体管的方法流程图。
[0016]主要元件符号说明
[0017]100、200、200’、300、500 场效应晶体管
[0018]110、210、210，、310、510 基底
[0019]120,320,520 主动区域
[0020]130、230、230，、330、530 漏极
[0021]140、240、240’、340、540 源极
[0022]150、250、250，、350、550 栅极
[0023]160、260、260’、360、560 沟道
[0024]370、570 突出部
[0025]380,580 隔离层
[0026]L1 长度
[0027]WUW2 宽度
[0028]400光掩模
[0029]S610 ?SM0 步骤
【具体实施方式】
[0030]图4为本发明实施例的场效应晶体管300的俯视图。场效应晶体管300包含基底310、漏极330、源极340、栅极350、沟道360及隔离层380。基底310具有主动区域320，而主动区域320的形状为有突出部370突出的方形，即英文字母T的形状。隔离层380是形成于基底310上且围绕主动区域320。栅极350是形成于主动区域320的中段上方，沟道360则是主动区域320中位于栅极正下方的部分，并延伸到突出部370，由于沟道360是位于栅极350的正下方，因此在俯视图中沟道360与栅极350的边界有部分重叠。沟道360并将主动区域320分隔为第一区间及第二区间。漏极330是形成于主动区域320内的第一区间，而源极340是形成于主动区域320内的第二区间。其漏极330至源极340之间的距离即为场效应晶体管300的沟道360长度。相较于场效应晶体管100的主动区域120，主动区域320另包含突出部370，突出部370可完全不掺杂载流子，此时突出部370内部的电荷主要是受栅极350所控制，因此可以用来减少场效应晶体管300受短沟道效应的影响。以下试说明其原理。
[0031]Q* = Qdep[l-(vols+vold)/volg] (1)
[0032]式(1)说明场效