[發明專利]具有核-殼結構的半導體器件

有效

• 申請號: 201410315836.0
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104916677B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 卡洛斯·H.·迪亞茲;林群雄;張惠政;章勛明;王建勛;黃懋霖
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/775
• 分類號: H01L29/775;H01L29/78;H01L21/335;B82Y10/00
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

本發明提供了具有核?殼結構的半導體器件。一種器件結構包括形成在支撐件上的核結構、以及形成核結構上并且圍繞核結構的至少一部分的殼材料。殼材料和核結構配置為在殼材料中形成量子阱溝道。

技術領域

本發明描述的技術通常涉及半導體器件，更具體地，涉及半導體器件的制造。

背景技術

傳統的平面器件通常在小型化和合適材料的選擇方面存在限制。因為半導體器件的部件尺寸繼續縮小(例如，進入亞50nm范疇內)，所以諸如短溝道效應和亞閾值特性差的各種問題通常在傳統的平面器件中變得較為嚴重。已經開發出具有增強性能的新型器件幾何形狀(諸如三維器件結構(例如，FinFET))以及用于N-MOS和P-MOS器件的不同高遷移率溝道的異質集成，以推動器件和電路向更高組裝密度的發展。

發明內容

為解決現有技術中所存在的缺陷，本發明提供了一種器件結構，包括：核結構，形成在支撐件上；以及殼材料，形成在所述核結構上并且圍繞所述核結構的至少一部分，所述殼材料和所述核結構配置為在所述殼材料中形成量子阱溝道。

根據本發明的一個實施例，所述核結構和所述殼材料包括在納米線結構中；以及所述納米線結構大致平行于所述支撐件。

根據本發明的一個實施例，所述核結構和所述殼材料包括在納米線結構中；以及所述納米線結構大致垂直于所述支撐件。

根據本發明的一個實施例，所述殼材料與第一能帶隙相關聯；所述核結構與第二能帶隙相關聯；以及所述第一能帶隙小于所述第二能帶隙。

根據本發明的一個實施例，形成在所述殼材料和所述核結構之間的界面處的勢壘層與介于約0.3eV至約0.5eV之間的勢壘高度相關聯。

根據本發明的一個實施例，該結構還包括：包裝材料，形成在所述殼材料上并且圍繞所述殼材料的至少一部分；其中：所述殼材料與第一能帶隙相關聯；所述包裝材料與第二能帶隙相關聯；以及所述第一能帶隙小于所述第二能帶隙。

根據本發明的一個實施例，所述殼材料與第一晶格常數相關聯；所述核結構與第二晶格常數相關聯；以及所述第一晶格常數大于所述第二晶格常數。

根據本發明的一個實施例，所述第一晶格常數比所述第二晶格常數高出約1％至約8％。

根據本發明的一個實施例，所述核結構具有在第一范圍內的第一厚度；以及所述殼材料具有在第二范圍內的第二厚度。

根據本發明的一個實施例，所述第一范圍對應于約3nm至約15nm；以及所述第二范圍對應于約2nm至約15nm。

根據本發明的一個實施例，至少基于與所述核結構的所述第一厚度相關聯的信息來確定與所述殼材料相關聯的所述第二范圍。

根據本發明的一個實施例，所述殼材料包括硅、硅鍺、鍺、和III-V材料中的至少一種；以及所述核結構包括硅、硅鍺和鍺中的至少一種。

根據本發明的一個實施例，所述核結構與第一導電類型相關聯；以及所述殼材料與不同于所述第一導電類型的第二導電類型相關聯。

根據本發明的另一方面，提供了一種方法，包括：在支撐件上形成核結構；以及在所述核結構上形成殼材料，以圍繞所述核結構的至少一部分，所述殼材料包括量子阱溝道。

根據本發明的一個實施例，該方法還包括：在所述殼材料上形成包裝材料，以圍繞所述殼材料的至少一部分，從而在所述殼材料中形成所述量子阱溝道。

根據本發明的一個實施例，在所述支撐件上形成所述核結構的工藝包括：在所述支撐件上形成第一材料；以及去除所述第一材料下方的所述支撐件的一部分，以形成包括所述核結構的納米線結構。