一种双栅MOSFET晶体管及其形成方法与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种双栅mosfet晶体管及其形成方法。

背景技术：

1、与传统的mos(金属氧化物半导体)技术相比，soi(silicon on insulator，绝缘体上硅)技术具有寄生电容小、漏电小、速度快、短沟道效应小等优势。

2、如图1所示，传统的双栅soi mosfet晶体管的衬底10上依次形成有背栅bg、埋置氧化物层11和外延层12，所述外延层12中形成有间隔设置的源极s和漏极d，在所述外延层上形成有浮栅fg，所述浮栅fg位于所述源极s和漏极d之间的外延层上。其中，所述源极s和漏极d均掺杂有n型离子，所述衬底10为p型衬底，所述外延层12为p型外延层。传统结构的soimosfet晶体管存在自热效应和浮体效应等问题，降低了半导体器件增益，严重影响器件可靠性和稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种双栅mosfet晶体管及其形成方法，可以改善传统结构的soi mosfet晶体管存在的浮体效应和自热效应的问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种双栅mosfet晶体管的形成方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：提供第一衬底，在所述第一衬底上依次形成有金属层和第一绝缘层；

4、步骤s2：提供第二衬底，所述第二衬底表面形成有间隔设置的两个凸起结构；

5、步骤s3：在所述第二衬底上形成第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖所述凸起结构，并对所述凸起结构执行n型离子注入工艺；

6、步骤s4：平坦化处理所述第二绝缘层，并将所述第一衬底和第二衬底进行键合处理，此时，所述第一绝缘层朝向所述第二绝缘层设置；

7、步骤s5：在所述第二衬底远离所述第一衬底的一侧中形成源极和漏极，并在所述源极和漏极之间的所述第二衬底上形成浮栅，所述源极和漏极分别与一个所述凸起结构交叠设置，从而形成双栅mosfet晶体管。

8、可选的，所述n型离子包括锗离子。

9、进一步的，n型离子注入工艺包括：n型离子的能量范围是20kev～100kev，所述n型离子的掺杂浓度范围是1*1015cm-3～9*1015cm-3。

10、可选的，所述第一衬底和第二衬底均为p型100晶向的硅衬底。

11、可选的，所述第一绝缘层和第二绝缘层均为氧化硅层。

12、可选的，步骤s5包括：

13、通过离子注入工艺在所述第二衬底远离所述第一衬底的一侧形成源极、漏极和沟道，所述沟道位于源极和漏极之间，其中，所述沟道位于两个所述凸起结构之间，且与两个所述凸起结构均具有交叠区域；

14、在所述沟道上方形成浮栅氧化层和浮栅。

15、进一步的，所述源极和漏极掺杂了n型离子，所述沟道掺杂了p型离子。

16、另一方面，本发明提供一种双栅mosfet晶体管，包括第一衬底和第二衬底，位于所述第一衬底和第二衬底之间的背栅和埋置绝缘层，所述背栅靠近所述第一衬底设置，所述第二衬底朝向所述第一衬底的表面具有凸起结构，所述凸起结构嵌设在所述埋置绝缘层中，所述凸起结构为掺杂了n型离子，在所述第二衬底远离所述第一衬底的一侧形成源极和漏极，所述源极和漏极分别与一个凸起结构交叠设置，并在所述源极和漏极之间的所述第二衬底上形成浮栅。

17、可选的，所述埋置绝缘层由下至上依次包括第一绝缘层和第二绝缘层，所述凸起结构嵌设在所述第二绝缘层中。

18、可选的，所述n型离子包括锗离子。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明提供一种双栅mosfet晶体管及其形成方法，双栅mosfet晶体管的形成方法包括以下步骤：步骤s1：提供第一衬底，在所述第一衬底上依次形成有金属层和第一绝缘层；步骤s2：提供第二衬底，所述第二衬底表面形成有间隔设置的两个凸起结构；步骤s3：在所述第二衬底上形成第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖所述凸起结构，并对所述凸起结构执行n型离子注入工艺；步骤s4：平坦化处理所述第二绝缘层，并将所述第一衬底和第二衬底进行键合处理，此时，所述第一绝缘层朝向所述第二绝缘层设置；步骤s5：在所述第二衬底远离所述第一衬底的一侧中形成源极和漏极，并在所述源极和漏极之间的所述第二衬底上形成浮栅，所述源极和漏极分别与一个所述凸起结构交叠设置，从而形成双栅mosfet晶体管。本发明通过n型掺杂的凸起结构优化了漏极的电场强度和空穴浓度。n型离子注入工艺使得凸起结构的热导率较第一绝缘层和第二绝缘层的热导率高，有效地改善了双栅mosfet晶体管的浮体效应和自热效应。

技术特征：

1.一种双栅mosfet晶体管的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的双栅mosfet晶体管的形成方法，其特征在于，所述n型离子包括锗离子。

3.如权利要求2所述的双栅mosfet晶体管的形成方法，其特征在于，n型离子注入工艺包括：n型离子的能量范围是20kev～100kev，所述n型离子的掺杂浓度范围是1*1015cm-3～9*1015cm-3。

4.如权利要求1所述的双栅mosfet晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一衬底和第二衬底均为p型100晶向的硅衬底。

5.如权利要求1所述的双栅mosfet晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一绝缘层和第二绝缘层均为氧化硅层。

6.如权利要求1所述的双栅mosfet晶体管的形成方法，其特征在于，步骤s5包括：

7.如权利要求6所述的双栅mosfet晶体管的形成方法，其特征在于，所述源极和漏极掺杂了n型离子，所述沟道掺杂了p型离子。

8.一种双栅mosfet晶体管，其特征在于，包括第一衬底和第二衬底，位于所述第一衬底和第二衬底之间的背栅和埋置绝缘层，所述背栅靠近所述第一衬底设置，所述第二衬底朝向所述第一衬底的表面具有凸起结构，所述凸起结构嵌设在所述埋置绝缘层中，所述凸起结构为掺杂了n型离子，在所述第二衬底远离所述第一衬底的一侧形成源极和漏极，所述源极和漏极分别与一个凸起结构交叠设置，并在所述源极和漏极之间的所述第二衬底上形成浮栅。

9.如权利要求8所述的双栅mosfet晶体管，其特征在于，所述埋置绝缘层由下至上依次包括第一绝缘层和第二绝缘层，所述凸起结构嵌设在所述第二绝缘层中。

10.如权利要求8所述的双栅mosfet晶体管，其特征在于，所述n型离子包括锗离子。

技术总结
本发明提供一种双栅MOSFET晶体管及其形成方法，双栅MOSFET晶体管的形成方法包括：提供第一衬底和第二衬底，第二衬底表面形成有间隔设置的两个凸起结构；对凸起结构执行N型离子注入工艺；平坦化处理第二绝缘层，并将第一衬底和第二衬底进行键合处理，第一绝缘层朝向第二绝缘层设置；在第二衬底远离第一衬底的一侧中形成源极和漏极，并在源极和漏极之间的第二衬底上形成浮栅，源极和漏极分别与一个凸起结构交叠设置。本发明通过N型掺杂的凸起结构优化了漏极的电场强度和空穴浓度。N型离子注入工艺使得凸起结构的热导率较第一绝缘层和第二绝缘层的热导率高，有效地改善了双栅MOSFET晶体管的浮体效应和自热效应。

技术研发人员：徐文灿,邓建宁,梁成栋
受保护的技术使用者：上海华力微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13