[發明專利]用于場效應器件的高速復合p溝道Si/SiGe異質結構

無效

• 申請號: 00103679.3
• 申請日: 2000-03-02
• 公開（公告）號: CN1289149A
• 公開（公告）日: 2001-03-28
• 發明（設計）人: 杰克·烏·楚;理查德·哈蒙德;卡齊里德·伊奇迪·伊斯梅爾;史蒂文·約翰·凱斯特;帕特麗夏·梅·穆尼;約翰·A·奧特
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L29/12
• 分類號: H01L29/12;H01L29/772;H01L21/335
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王永剛

本發明涉及硅和硅鍺基材料系，更具體說涉及一種新穎的外延場效應晶體管結構，該結構能夠應用于高速低噪聲、微波、亞毫米波和毫米波應用。這種外延場效應晶體管結構較好是包括引入硅、鍺和硅鍺層形成調制摻雜異質結構的高性能應變p溝道。

在高速和低噪聲器件應用中，焦點集中在高電子遷移率晶體管(HEMT)或調制摻雜場效應晶體管(MODFET)的設計和制造，這些晶體管中，在不摻雜的溝道層發生載流子(例如電子，空穴)傳導，因而雜質散射不會限制載流子遷移率，可以實現高載流子遷移率。一般情況下，這些高速度電子器件經常用作在微波和rf區工作的低噪聲放大器、功率放大器、衛星接收和發射器等，選擇的材料通常是較快但更昂貴的III-V族(例如GaAs)材料系統和技術。半導體工業中并不十分希望復雜且高成本的III-V族材料技術，而是更需要與目前的Si技術充分兼容的較便宜的SiGe材料系，更容易與現有的Si-CMOS器件技術集成。

美國專利5019882中記載了與Si技術兼容的材料系的一個例子，該專利于1991年5月28日授予P．M．Solomon，題為“鍺溝道硅MOSFET”，該專利現已轉讓給本申請的受讓人。在美國專利5019882中，具有提高的載流子遷移率的溝道包括生長在硅襯底上的硅鍺合金層。該合金層保持足夠薄以用于沒有假晶位錯的合適生長。在合金層上形成一層硅，并局部氧化之形成介質層。在二氧化硅上形成柵區。

美國專利5534713中介紹了與Si技術兼容的高性能SiGe器件結構的第二實例，該專利于1996年7月9日授予K．E．Ismail，題為“采用應變Si／SiGe異質結構層的互補金屬氧化物半導體晶體管邏輯”，該專利現已轉讓給本申請的受讓人。在美國專利5534713中，介紹了一種硅CMOS晶體管結構，它采用了制造于應變的Si／SiGe異質設計上的壓應變下的掩埋SiGe溝道和張應變下的掩埋Si溝道，對于p溝道器件來說掩埋SiGe溝道具有提高的空穴電子遷移率，對于n溝道器件來說掩埋Si溝道具有提高的電子遷移率。另外，在美國專利5534713中，記載了一種所提出的用作p溝道場效應晶體管的p溝道的壓應變SiGe層，鍺組分的范圍為50-100％，較好是80％。到目前為止，IBM公司的利用這種溝道設計和組分的典型SiGe的p溝道MODFET已實現了室溫下高達1000cm²／Vs的空穴遷移率，因此，為了實現高于1000cm²／Vs的更高空穴遷移率，提出了一種具有一種由Ge層(15-20埃厚)與Ge占70-80％的SiGe層(70-100埃厚)的復合或雙分層結構的p溝道設計，作為最佳p溝道結構設計，從而在SiGe材料系中產生較高的空穴遷移率。