[發(fā)明專利]一種垂直環(huán)柵隧穿晶體管及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410392305.1
• 申請日: 2014-08-11
• 公開（公告）號: CN104157687A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)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: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L21/336
• 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、異類雜質分凝和肖特基勢壘源/漏結構的環(huán)柵場效應晶體管，其特征是，包括一個垂直方向的環(huán)狀半導體溝道(4)，一個環(huán)狀柵電極(6)，一個環(huán)狀柵介質層(5)，一個源區(qū)(2)，一個雜質分凝區(qū)(7)，一個漏區(qū)(3)，一個雜質分凝區(qū)(8)，一個半導體襯底(1)；

其中，源區(qū)(2)位于垂直溝道(4)的底部，與襯底(1)相接；雜質分凝區(qū)(7)介于源區(qū)(2)與垂直溝道(4)之間；漏區(qū)(3)位于垂直溝道(4)的頂部；雜質分凝區(qū)(8)介于漏區(qū)(3)與垂直溝道(4)之間；柵介質層(5)和柵電極(6)呈環(huán)狀圍繞住垂直溝道(4)；源區(qū)(2)和漏區(qū)(3)分別與溝道(4)形成肖特基接觸；

所述雜質分凝區(qū)(7)和雜質分凝區(qū)(8)的雜質選自異類材質，即：雜質分凝區(qū)(7)的雜質選自于p型材料時，雜質分凝區(qū)(8)的雜質選自于n型材料；雜質分凝區(qū)(7)的雜質選自于n型材料時，雜質分凝區(qū)(8)的雜質選自于p型材料。

2.如權利要求1所述的環(huán)珊場效應晶體管，其特征是，所述源區(qū)和漏區(qū)為金屬或金屬與襯底材料形成的化合物，且所述源漏區(qū)金屬為同一種金屬。

3.如權利要求1所述的環(huán)珊場效應晶體管，其特征是，所述源端和漏端雜質分凝區(qū)為異類雜質高摻雜分凝區(qū)域。

4.一種環(huán)珊場效應晶體管的制備方法，其特征是，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，進行高摻雜雜質注入，淀積金屬并實施金屬和硅固相反應形成高摻雜雜質分凝區(qū)和埋源區(qū)；

(4)高密度等離子體淀積回刻介質至填滿為源區(qū)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場效應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，進行高摻雜雜質注入，淀積金屬并實施金屬和Si固相反應形成雜質分凝區(qū)和漏極結構；

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

其中，步驟(3)和步驟(7)所述的雜質選自異類材質，即：步驟(3)所述的雜質選自于p型材料時，步驟(7)所述的雜質的材料選自于n型；步驟(3)所述的雜質選自于n型材料時，步驟(7)所述的雜質的材料選自于p型。

5.如權利要求4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。

6.如權利要求4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。

7.如權利要求4所述的制備方法，其特征是，所述步驟(3)、(7)中的摻雜雜質選自V族n型雜質或III族p型雜質，兩步中雜質所選為不同種類。

8.如權利要求4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金屬。

9.如權利要求4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，或HfSiON、HfZrO、HfMgO、HfAlO。

10.如權利要求4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。

11.如權利要求4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。