[發明專利]具有共形的金屬柵極電極和柵極電介質界面的氮摻雜的非平面Ⅲ?Ⅴ族場效應晶體管

有效

• 申請號: 201380043256.4
• 申請日: 2013-06-12
• 公開（公告）號: CN104603950B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: G·杜威;R·S·周;M·拉多薩夫列維奇;H·W·田;S·B·克倫德寧;R·皮拉里塞泰
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/18
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 林金朝,王英

1.一種非平面Ⅲ-Ⅴ場效應晶體管(FET)，包括：

源極區和漏極區，所述源極區和所述漏極區具有設置于其間的Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區；

設置在所述Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區下方的底部器件層；

設置在所述Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區之上的柵極電介質層，其中，所述柵極電介質層包括金屬氧化物，并且還包括包含在所述柵極電介質層中的氮摻雜劑，所述氮摻雜劑接近所述柵極電介質與所述Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區之間的界面；以及

設置在所述柵極電介質層之上的柵極電極，

其中，所述Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區包括穿過所述柵極電介質層的線，并且所述柵極電介質層完全包圍所述Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區，并且其中，所述柵極電介質層和所述柵極電極穿過所述底部器件層中的孔洞。

2.根據權利要求1所述的FET，其中，所述Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區與所述柵極電介質直接接觸，其中，所述柵極電介質層在接近與所述Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區的所述界面處包括富氮區，所述富氮區相對于所述柵極電介質的遠離所述界面的區具有更多的氮。

3.根據權利要求2所述的FET，其中，所述柵極電介質層的所述富氮區也完全包圍所述Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區。

4.根據權利要求1所述的FET，還包括：設置在所述柵極電極與所述柵極電介質之間的金屬氮化物層，所述金屬氮化物與所述柵極電介質連接。

5.根據權利要求4所述的FET，其中，所述金屬氮化物包括以下物質的至少其中之一：Ti、V、Mo、Ta或W。

6.根據權利要求4所述的FET，其中，所述柵極電極包括設置在所述金屬氮化物之上的功函數金屬，所述功函數金屬具有在存在所述金屬氮化物的情況下設定所述柵極電極的功函數的成分。

7.根據權利要求6所述的FET，其中，所述功函數金屬包括以下物質的至少其中之一：Ru、Co、Ir、Ni、Pd或Pt。

8.根據權利要求1所述的FET，其中，所述金屬氧化物是選自由Al、Zr、Hf、Ta和La組成的組中的金屬的氧化物。

9.根據權利要求8所述的FET，其中，所述金屬氧化物是還包括硅的金屬硅酸鹽。

10.根據權利要求1所述的FET，還包括：

在所述源極區與所述漏極區之間延伸的Ⅲ-Ⅴ半導體納米線，并且所述柵極電介質層完全包圍所述源極區與所述漏極區之間的Ⅲ-Ⅴ半導體線的長度，其中，由氮摻雜劑形成的富氮區被包含在所述柵極電介質層中，所述富氮區接近所述柵極電介質層與所述半導體溝道之間的所述界面，包圍所述Ⅲ-Ⅴ半導體線的至少一部分；以及

其中，所述柵極電極包括完全包圍所述柵極電介質層的金屬層。

11.一種采用Ⅲ-Ⅴ晶體管的移動計算平臺，包括：

集成電路，所述集成電路包括根據權利要求1所述的Ⅲ-ⅤFET，

顯示屏；以及

無線收發器。

12.一種形成非平面Ⅲ-Ⅴ場效應晶體管(FET)的方法，所述方法包括：

形成Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區；

在所述Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區之上形成包括金屬氧化物的柵極電介質層；

在所述Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區下方形成底部器件層；

利用氮對所述柵極電介質層的接近所述半導體溝道區的表面的區域進行共形摻雜；

在所述柵極電介質層之上形成柵極電極；以及

在所述柵極電極的相對側上形成源極區和漏極區，

其中，所述Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區包括穿過所述柵極電介質層的線，并且所述柵極電介質層完全包圍所述Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區，并且其中，所述柵極電介質層和所述柵極電極穿過所述底部器件層中的孔洞。

13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述Ⅲ-Ⅴ半導體溝道區包括Ⅲ-Ⅴ半導體納米線，所述Ⅲ-Ⅴ半導體納米線穿過所述柵極電介質層，并且所述柵極電介質完全包圍所述溝道區；以及

其中，所述共形摻雜還包括：將所述柵極電介質層非定向地暴露于液相氮源、汽相氮源、氣相氮源或固相氮源的至少其中之一；以及

在至少400℃的溫度下對所述FET進行退火。