[發明專利]一種雜質分凝肖特基源漏器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201410392233.0
• 申請日: 2014-08-11
• 公開（公告）號: CN104134701B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 孫雷;徐浩;張一博;韓靜文;王漪;張盛東
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L29/812
• 分類號: H01L29/812;H01L21/338;H01L29/417;H01L29/06
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙)11360
• 代理人: 朱紅濤

1.一種結合垂直溝道、雜質分凝和肖特基勢壘源/漏結構的環柵MOS晶體管的制備方法，該環柵MOS晶體管包括一個垂直方向的環狀半導體溝道，一個環狀柵電極，一個環狀柵介質層，一個源區，一個源端雜質分凝區，一個漏區，一個漏端雜質分凝區，一個半導體襯底；其中，源區位于垂直溝道的底部，與襯底相接；源端雜質分凝區介于源區與垂直溝道之間；漏區位于垂直溝道的頂部；漏端雜質分凝區介于漏區與垂直溝道之間；柵介質層和柵電極呈環狀圍繞住垂直溝道；源區和漏區分別與溝道形成相同勢壘高度的肖特基接觸；所述源端和漏端雜質分凝區為同種雜質高摻雜區域，制備方法包括以下步驟：

(1)在半導體襯底上通過半導體線條應力限制氫化或氧化工藝獲取垂直納米線；

(2)在襯底與納米線表面沉積雙層介質并光刻加工窗口；

(3)濕法腐蝕暴露源端納米線，進行摻雜雜質注入，淀積金屬并實施金屬和硅固相反應形成高摻雜源端雜質分凝區和埋源區；

(4)高密度等離子體淀積回刻介質至填滿為源區固相反應打開的加工窗口，選擇性腐蝕納米線上介質層后淀積High-K柵介質與金屬柵組合層，并形成柵極引線；

(5)沉積介質至將柵電極覆蓋，此時沉積的介質厚度對應于MOS晶體管器件的設計柵長；

(6)選擇性腐蝕High-K柵介質及柵電極層至漏極納米線漏出；

(7)沉積介質形成柵/漏隔離，進行摻雜雜質注入，淀積金屬并實施金屬和Si固相反應形成高摻雜漏端雜質分凝區和漏極結構；

(8)最后進入常規CMOS后道工序，包括淀積鈍化層、開接觸孔以及金屬化，即可制得所述的MOS晶體管；

所述步驟（3）、（7）中的摻雜雜質同時選自V族n型雜質或III族p型雜質。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述步驟（1）中的半導體襯底材料選自Si、Ge、SiGe、GaAs或其他II-VI，III-V和IV-IV族的二元或三元化合物半導體、絕緣體上的硅或絕緣體上的鍺。

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述步驟（2）中的雙層介質層材料，外層選自SiNx，內層選自二氧化硅、二氧化鉿或氮化鉿。

4.如權利要求2所述的制備方法，其特征是，所述步驟（3）和（7）中的固相反應金屬材料選自Pt、Er、Co、Ni以及其他可與襯底半導體材料通過退火形成化合物的金屬；兩步中的金屬為同一種。

5.如權利要求2所述的制備方法，其特征是，所述步驟（4）中的High-K柵介質與金屬柵組合層材料選自HfO₂/TiN。

6.如權利要求2所述的制備方法，其特征是，所述步驟（4）中的High-K柵介質為HfSiON、HfZrO、HfMgO或HfAlO。

7.如權利要求2所述的制備方法，其特征是，所述步驟（4）和（5）中的介質層材料選自二氧化硅、二氧化鉿或氮化鉿。

8.如權利要求2所述的制備方法，其特征是，所述步驟（7）中的介質層材料選自二氧化硅、二氧化鉿或氮化鉿。