[發明專利]具有準同軸電纜結構的隧穿晶體管及其形成方法

有效

• 申請號: 201210015260.7
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102569405A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 崔寧;梁仁榮;王敬;許軍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種具有準同軸電纜結構的隧穿晶體管，其特征在于，包括：

具有第一摻雜類型的半導體襯底，所述半導體襯底為源區或漏區；

形成在所述半導體襯底上的具有第二摻雜類型的垂直半導體柱，所述半導體柱為漏區或源區；

形成在所述半導體襯底上、環繞所述半導體柱側壁的溝道區；和

形成在所述半導體襯底上、環繞所述溝道區側壁的柵結構。

2.如權利要求1所述的具有準同軸電纜結構的隧穿晶體管，其特征在于，所述半導體柱的材料包括：Ge、SiGe、或者III-V族材料。

3.如權利要求1所述的具有準同軸電纜結構的隧穿晶體管，其特征在于，所述溝道區為外延形成，所述溝道區的厚度小于10nm。

4.如權利要求1所述的具有準同軸電纜結構的隧穿晶體管，其特征在于，所述溝道區的頂部低于所述半導體柱的頂部，所述柵結構的頂部低于或平齊于所述溝道區的頂部。

5.如權利要求1所述的具有準同軸電纜結構的隧穿晶體管，其特征在于：

所述半導體柱為P型重摻雜，所述溝道區為P型弱摻雜、N型弱摻雜或者本征，所述半導體襯底為N型重摻雜；或者

所述半導體柱為N型重摻雜，所述溝道區為N型弱摻雜、P型弱摻雜或者本征，所述半導體襯底為P型重摻雜。

6.一種具有準同軸電纜結構的隧穿晶體管的形成方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供半導體襯底，對所述半導體襯底進行第一類型摻雜以形成源區或漏區；

在所述半導體襯底上形成垂直半導體柱，對所述半導體柱進行第二類型摻雜以形成柱狀的漏區或源區；

環繞所述半導體柱的側壁形成溝道區；

環繞所述溝道區的側壁形成柵結構。

7.如權利要求6所述的具有準同軸電纜結構的隧穿晶體管的形成方法，其特征在于，形成所述垂直半導體柱包括：在所述半導體襯底上生長半導體納米線或納米帶，以形成所述垂直半導體柱。

8.如權利要求6所述的具有準同軸電纜結構的隧穿晶體管的形成方法，其特征在于，所述半導體柱的材料包括：Ge、SiGe、或者III-V族材料。

9.如權利要求6所述的具有準同軸電纜結構的隧穿晶體管的形成方法，其特征在于，形成所述源區、漏區和溝道區包括：

對所述半導體襯底進行N型重摻雜以形成所述源區或漏區，對所述半導體柱進行P型重摻雜以形成所述柱狀的漏區或源區，以及對所述溝道區進行P型弱摻雜、N型弱摻雜或者本征以形成所述溝道區；或者

對所述半導體襯底進行P型重摻雜以形成所述源區或漏區，對所述半導體柱進行N型重摻雜以形成所述柱狀的漏區或源區，以及對所述溝道區進行P型弱摻雜、N型弱摻雜或者本征以形成所述溝道區。

10.如權利要求6所述的具有準同軸電纜結構的隧穿晶體管的形成方法，其特征在于，形成所述溝道區包括：

在所述半導體襯底和所述半導體柱表面形成溝道層；

在所述溝道層上形成第一掩膜層，所述第一掩膜層的頂部低于所述半導體柱的頂部，以暴露形成在所述半導體柱頂部的部分溝道層；

刻蝕暴露的所述部分溝道層；

去除所述第一掩膜層；和

去除形成在所述半導體襯底上的所述溝道層，以使環繞在所述半導體柱側壁的所述溝道層形成為溝道區，所述溝道區的頂部低于所述半導體柱的頂部。

11.如權利要求10所述的具有準同軸電纜結構的隧穿晶體管的形成方法，其特征在于，在所述半導體襯底和所述半導體柱表面外延形成所述溝道層，所述溝道層的厚度小于10nm。