[發明專利]基于鍺的量子阱器件

有效

• 申請號: 201080060555.5
• 申請日: 2010-12-09
• 公開（公告）號: CN102687273A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: R·皮爾拉瑞斯帝;B-Y·金;B·楚-昆古;M·V·梅茨;J·T·卡瓦利羅斯;M·拉多薩佛杰維科;R·科托爾亞;W·瑞馳梅迪;N·穆克赫吉;G·德威;R·喬
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L29/772
• 分類號: H01L29/772;H01L21/335
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張東梅

背景技術

當今的大多數集成電路是基于硅的，硅是元素周期表的IV族元素。基于非硅材料的量子阱晶體管可提供出眾的器件性能。

附圖說明

圖1是示出鍺量子阱溝道晶體管器件的橫截面側視圖。

圖2是示出在襯底上形成的緩沖區的橫截面側視圖。

圖3是示出鍺量子阱溝道晶體管器件的另一個實施例的橫截面側視圖。

圖4是示出鍺量子阱溝道晶體管器件的另一個實施例的橫截面側視圖。

圖5是示出可用于形成鍺量子阱溝道晶體管器件的另一個實施例的材料層疊的橫截面側視圖。

圖6是示出鍺量子阱溝道晶體管器件的橫截面側視圖。

圖7是示出一些實施例中存在的蝕刻停止區的橫截面側視圖。

圖8是示出一實施例中蝕刻停止區的哪個部分可被改變的橫截面側視圖。

圖9是根據本發明的另一個實施例示出鍺量子阱溝道晶體管器件的橫截面側視圖。

圖10是根據本發明的另一個實施例示出鍺量子阱溝道晶體管器件的橫截面側視圖。

圖11是示出包括III-V族材料的緩沖區的多個子區的橫截面側視圖。

圖12是示出具有一個或多個非均質勢壘和/或間隔區的鍺量子阱溝道晶體管的橫截面側視圖。

圖13至20是根據本發明的各實施例示出底部勢壘和間隔區材料組成的圖。

圖21是示出具有多個柵電介質區的鍺量子阱溝道晶體管器件的橫截面側視圖。

圖22是示出在同一襯底上具有鍺量子阱溝道區晶體管和III-V族材料量子阱溝道區晶體管的器件的橫截面側視圖。

圖23是示出在同一襯底上具有鍺量子阱溝道區晶體管和非量子阱溝道晶體管的器件的橫截面側視圖。

具體實施方式

在各實施例中，描述了鍺量子阱半導體器件及其制造。在以下描述中，將描述各個實施例。然而，相關領域的技術人員將認識到可在沒有一個或多個特定細節的情況下或者使用其它替換和/或附加方法、材料或組件實施各實施例。在其它情形中，未示出或未詳細描述公知的結構、材料或操作以免使本發明的各實施例的諸方面晦澀。類似地，為了解釋的目的，闡述了特定數量、材料和配置，以便提供對本發明的全面理解。然而，本發明可在沒有特定細節的情況下實施。此外，應理解附圖中示出的各實施例是說明性表示且不一定按比例繪制。

在本說明書全文中對“一個實施例”或“一實施例”的引述表示結合該實施例描述的特定特征、結構、材料或特性包括落入本發明范圍內的至少一個實施例中，但不表示它們必須出現在每個實施例中。因此，在本說明書全文中通篇出現的短語“在一個實施例中”或“在一實施例中”不一定全指本發明的同一實施例。而且，特定特征、結構、材料或特性可按照任何合適的方式在一個或多個實施例中組合。可包括各種附加層和/或結構和/或在其它實施例中省略所描述的特征。

將以最有助于理解本發明的方式將各種操作描述為多個依次的分立操作。然而，描述的順序不應被解釋為表示這些操作必須依賴于該順序。具體地，這些操作不必按所介紹的順序執行。所描述的操作可按與所述實施例不同的順序連續地或并列地執行。可執行各種附加操作和/或可在附加實施例中省略所描述的操作。

圖1是根據本發明的一個實施例示出鍺量子阱溝道晶體管器件100的橫截面側視圖。在所示實施例中，器件100包括襯底102，該襯底102可以是在其上制造器件100的任何材料或多種材料。在一些實施例中，襯底102可以是基本單晶硅材料、經摻雜的基本單晶硅材料、多晶或多層襯底102或絕緣體上的半導體襯底102。在一些實施例中，襯底102可不包括硅，但可替代地包括諸如Ge、GaAs或InP的不同襯底材料。襯底102可包括一種或多種材料、器件或層，或可以是不具有多層的單種材料。

其上將要形成器件100的襯底102表面可具有每厘米約1歐姆與約50,000歐姆之間的電阻。高電阻率可通過低于約10¹⁶個載流子/cm³的低摻雜劑濃度來實現。在其它實施例中，襯底102可具有不同的電阻率，或者電阻可通過其它方法來實現。

在所示實施例中，在襯底102之上存在緩沖區104。該緩沖區104可用于調和襯底102與緩沖區104之上的區域之間的晶格失配，并限制晶格位錯和缺陷。