[發明專利]絕緣體上三維半導體器件及其形成方法有效
| 申請號： | 201310334054.7 | 申請日： | 2013-08-02 |
| 公開（公告）號： | CN103400858A | 公開（公告）日： | 2013-11-20 |
| 發明（設計）人： | 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;H01L29/786;H01L29/423;H01L29/51;H01L27/12;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 |
| 地址： | 100084 北京*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 絕緣體 三維 半導體器件 及其 形成 方法 | ||
1.一種絕緣體上三維半導體器件，其特征在于，包括：
襯底；
超薄絕緣層，所述超薄絕緣層位于所述襯底之上，所述超薄絕緣層的材料為單晶稀土氧化物或單晶氧化鈹；
具有第一寬度和第一高度的平面超薄半導體結構，所述平面超薄半導體結構位于所述超薄絕緣層之上；
具有第二寬度和第二高度的絕緣鰭形種子層，所述絕緣鰭形種子層鑲嵌于所述平面超薄半導體結構之中且與所述超薄絕緣層上表面相鄰接，其中，所述第二寬度小于所述第一寬度，所述第二高度大于或等于所述第一高度，所述絕緣鰭形種子層的材料為單晶稀土氧化物或單晶氧化鈹；
具有第三寬度和第三高度的垂直半導體鰭，所述垂直半導體鰭位于所述絕緣鰭形種子層之上，并且所述第三寬度小于第一寬度；
柵介質層，所述柵介質層包覆所述平面超薄半導體結構的上表面和側面、所述絕緣鰭形種子層的側面，以及所述垂直半導體鰭的上表面和側面；以及
柵電極，所述柵電極位于所述柵介質層之上并且包覆所述平面超薄半導體結構、所述絕緣鰭形種子層，以及所述垂直半導體鰭。
2.如權利要求1所述的絕緣體上三維半導體器件，其特征在于，所述單晶稀土氧化物的材料包括：(Gd1-xErx)2O3、(Gd1-xNdx)2O3、(Er1-xNdx)2O3、(Er1-xLax)2O3、(Pr1-xLax)2O3、(Pr1-xNdx)2O3、(Pr1-xGdx)2O3中的一種或多種的組合，其中x的取值范圍為0-1。
3.如權利要求1所述的絕緣體上三維半導體器件,其特征在于，所述超薄絕緣層的厚度小于100nm。
4.如權利要求1所述的絕緣體上三維半導體器件,其特征在于，所述平面超薄半導體結構的厚度小于20nm。
5.如權利要求1所述的絕緣體上三維半導體器件，其特征在于，所述超薄絕緣層和平面超薄半導體結構是通過晶體外延生長形成的。
6.如權利要求1所述的絕緣體上三維半導體器件,其特征在于，還包括：形成在所述襯底中且緊鄰所述超薄絕緣層的背柵。
7.如權利要求1所述的絕緣體上三維半導體器件，其特征在于，還包括：
平面源區，所述平面源區位于所述平面超薄半導體結構的一側，并且所述平面源區形成在所述平面超薄半導體結構之內；
平面漏區，所述平面漏區位于所述平面超薄半導體結構的相對的一側，并且所述平面源區和所述平面漏區被所述柵介質層和所述柵電極分隔開，并且所述平面漏區形成在所述平面超薄半導體結構之內；
垂直鰭形源區，所述垂直鰭形源區位于所述垂直半導體鰭的一側，并且與所述平面源區相鄰接，并且所述垂直鰭形源區形成在垂直半導體鰭之內；以及
垂直鰭形漏區，所述垂直鰭形漏區位于所述垂直半導體鰭的相對的一側，并且與所述平面漏區相鄰接，并且所述垂直鰭形漏區形成在垂直半導體鰭之內，并且所述垂直鰭形源區和所述垂直鰭形漏區被柵介質層和柵電極分隔開。
8.如權利要求1所述的絕緣體上三維半導體器件，其特征在于，所述襯底的材料包括：單晶Si、單晶SiGe、單晶Ge中的一種或及其組合。
9.如權利要求1所述的絕緣體上三維半導體器件，其特征在于，所述平面超薄半導體結構和垂直半導體鰭的材料包括：Si、Ge、Si1-yGey、Si1-zCz、Ge1-rSnr、III-V族半導體材料或II-VI族半導體材料，其中y、z和r的取值范圍為0-1。
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