[發明專利]半導體器件及其制作方法

無效

• 申請號: 201010145090.5
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN102214690A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 駱志炯;朱慧瓏;尹海洲
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/36;H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

技術領域

本發明涉及半導體領域，更具體地，涉及一種能夠改進亞閾擺幅的半導體器件及其制作方法。

背景技術

晶體管亞閾狀態是MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)的一種重要工作模式。這是MOSFET的柵極電壓Vgs處于閾值電壓VT之下，又沒有出現導電溝道的一種工作狀態。這時還是有一股較小的電流通過器件，該電流即稱為亞閾電流。亞閾電流雖然較小，但是卻能很好地受到柵極電壓的控制。所以亞閾狀態的MOSFET在低電壓、低功耗應用時很有利，特別是在邏輯開關和存儲器等大規模集成電路應用中非常受到人們的重視。

亞閾值擺幅(subthreshold?swing)，又稱為S因子，是MOSFET在亞閾狀態工作時、用作為邏輯開關時的一個重要參數。它定義為：S＝dVgs/d(log10?Id)，單位是[mV/decade]。S在數值上等于為使漏極電流Id變化一個數量級時所需要的柵極電壓增量ΔVgs，表示著Id-Vgs關系曲線的上升率。S值與器件結構和溫度等有關。室溫下S的理論最小值為60mV/decade。

但是，S值并不會隨著MOSFET器件尺寸縮小而同步變小，這嚴重影響了MOSFET器件的閾值電壓以及因此影響供電電壓能夠減小的程度。

有鑒于此，需要提供一種新穎的半導體器件及其制作方法，以實現更為陡峭的開關性能(例如，室溫下S＜60mV/decade)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種包括能夠改進亞閾擺幅(S)的半導體器件及其制作方法，特別是使得室溫下S值能夠小于60mV/decade，以提供更佳的開關性能。

根據本發明的一個方面，提供了一種半導體器件，包括：第一導電類型的半導體襯底；在半導體襯底上形成的柵極；以及分別在柵極兩側的半導體襯底中形成的高摻雜的第一導電類型的區域和高摻雜的第二導電類型的區域，其中，高摻雜的第二導電類型的區域在柵極一側的端部通過介質層與半導體襯底隔開。

優選地，第一導電類型可以為P型，第二導電類型可以為N型；或者所述第一導電類型為N型，第二導電類型為P型。

優選地，柵極可以包括：在半導體襯底上形成的柵極絕緣層；以及在柵極絕緣層之上形成的高摻雜的第二導電類型的柵極主體。

優選地，高摻雜的第二導電類型的區域可以由近第二導電類型金屬材料形成。

優選地，介質層包括氧化物膜或氮化物膜，其厚度小于

根據本發明的另一方面，提供了一種制作半導體器件的方法，包括：提供第一導電類型的半導體襯底；在半導體襯底上形成柵極；在柵極的第一側的半導體襯底中形成高摻雜的第一導電類型的區域；以及在柵極與第一側相對的第二側的半導體襯底中形成高摻雜的第二導電類型的區域，其中，在形成高摻雜的第二導電類型的區域之前，在將要形成的該高摻雜的第二導電類型的區域靠近柵極一側的端部處，形成介質層。

優選地，第一導電類型可以為P型，第二導電類型可以為N型；或者所述第一導電類型為N型，第二導電類型為P型。

優選地，形成柵極可以包括：在半導體襯底上形成柵極絕緣層；以及在柵極絕緣層之上形成高摻雜的第二導電類型的柵極主體。

優選地，形成高摻雜的第一導電類型的區域可以包括：在柵極的第二側，在半導體襯底上形成覆層；在柵極的第一側，形成高摻雜的第一導電類型的區域；以及去除覆層。

優選地，形成介質層以及形成高摻雜的第二導電類型的區域可以包括：在柵極的第一側，在半導體襯底上形成保護層；在柵極的第二側，選擇性刻蝕半導體襯底，形成凹入區域；在凹入區域靠近柵極一側形成介質層；在凹入區域中形成高摻雜的第二導電類型的區域；以及去除保護層。

優選地，所述介質層包括氧化物膜或氮化物膜，其厚度小于

優選地，在凹入區域中形成高摻雜的第二導電類型的區域可以包括：在凹入區域中，在半導體襯底上外延生長Si或SiGe，所述Si或SiGe被高摻雜為第二導電類型。

優選地，在凹入區域中形成高摻雜的第二導電類型的區域可以包括：在凹入區域中，在半導體襯底上沉積Si，所述Si被高摻雜為第二導電類型。

優選地，在凹入區域中形成高摻雜的第二導電類型的區域包括：在凹入區域中，在半導體襯底上沉積近第二導電類型金屬材料。

在本發明的半導體器件中，由于基于量子隧穿效應來工作，從而開關速度可以相當高，可以在室溫下實現S＜60mV/decade。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發明實施例的描述，本發明的上述以及其他目的、特征和有點將更為清楚，在附圖中：