[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310286637.7
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN104282625B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘匯才;梁擎擎;朱慧瓏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234;H01L21/336;H01L29/786
• 代理公司: 北京漢昊知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11370
• 代理人: 朱海波

1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該方法包括：

a)提供半導(dǎo)體襯底(100)，所述襯底(100)上有絕緣層(110)，在所述絕緣層(110)上具有由單原子層或雙原子層硅構(gòu)成的溝道層(200)，所述半導(dǎo)體襯底(100)和絕緣層(110)和溝道層的形成方法為：

將SOI硅片的體型硅襯底和埋氧層通過化學(xué)機(jī)械拋光或刻蝕技術(shù)將SOI片正面硅膜減薄到1～2個(gè)原子層，形成單原子層或雙原子層硅溝道層(200)；

b)對所述的單原子層或雙原子層硅的溝道層(200)進(jìn)行圖形化，形成各個(gè)場效應(yīng)晶體管對應(yīng)的溝道區(qū)；

c)在所述溝道層邊緣處(200)和絕緣層(110)上形成源/漏區(qū)(300)；

d)在所述溝道層(200)上形成柵介質(zhì)(400)和柵極(410)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a)中所述半導(dǎo)體襯底(100)為硅片、鍺片或化合物半導(dǎo)體，通過沉積的方法在所述襯底(100)表面形成絕緣層(110)和單原子層或雙原子層硅溝道層(200)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述沉積的方法為外延、原子層沉積或在納米狹孔中淬火冷卻液態(tài)硅。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述絕緣層(110)的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅之一或其任意組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c)中所述源/漏區(qū)(300)的材料為金屬Ti、Cr、Au之一或其任意組合，或重?fù)诫s多晶硅。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d)中所述柵介質(zhì)(400)的材料為氧化硅、氮氧化硅，或沉積而成的高K介質(zhì)，包括HfO₂、HfSiO、HfSiON、HfTaO、HfTiO、HfZrO、Al₂O₃、La₂O₃、ZrO₂或LaAlO中的一種或其組合，或是具有2～5個(gè)原子層厚度的六方氮化硼層。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d)中所述柵極可以是通過沉積形成的重?fù)诫s多晶硅，或是通過沉積TaC、TiN、TaTbN、TaErN，TaYbN、TaSiN、HfSiN、MoSiN、RuTa_x、NiTa_x之一或其任意組合形成的功函數(shù)金屬層。

8.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括襯底(100)、絕緣層(110)、溝道層(200)、源/漏區(qū)(300)、柵介質(zhì)(400)和柵極(410)，其中：

所述絕緣層(110)位于所述襯底(100)之上；

所述溝道層(200)位于所述絕緣層(110)之上，并在邊緣處與所述源/漏區(qū)(300)相接；

所述溝道層(200)的材料為單原子層硅或雙原子層硅，通過將SOI片正面硅膜減薄到1～2個(gè)原子層形成；

所述柵介質(zhì)(400)位于所述溝道層(200)之上，所述柵極(410)位于所述柵介質(zhì)(400)之上。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于：

所述襯底(100)是體硅硅片、SOI硅片、鍺片或化合物半導(dǎo)體。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于：

所述源/漏區(qū)(300)是金屬Ti、Cr、Au之一或其任意組合，或重?fù)诫s多晶硅。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于：

所述柵介質(zhì)(400)是氧化硅、氮氧化硅，或沉積而成的高K介質(zhì)，包括HfO₂、HfSiO、HfSiON、HfTaO、HfTiO、HfZrO、Al₂O₃、La₂O₃、ZrO₂或LaAlO中的一種或其組合，或是具有2～5個(gè)原子層厚度的六方氮化硼層。

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于：

所述柵極(410)是重?fù)诫s多晶硅，或是通過沉積TaC，TiN，TaTbN，TaErN，TaYbN，TaSiN，HfSiN，MoSiN，RuTa_x，NiTa_x形成功函數(shù)金屬層。