[發明專利]一種芯?殼場效應晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201410427814.3
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104201205B
• 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: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L29/06;H01L29/10;H01L21/336;H01L21/28
• 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、芯-殼結構和無結結構的環柵場效應晶體管的制備方法，該環柵場效應晶體管包括一個垂直方向的環狀半導體芯，一個垂直方向的環狀半導體殼，一個環狀柵電極，一個環狀柵介質層，一個芯源區，一個芯漏區，一個殼源區，一個殼漏區，一個半導體襯底；其中，芯源區位于垂直芯溝道的底部，與襯底相接，芯漏區位于垂直芯溝道的頂部；殼源區位于垂直殼溝道的底部，與襯底相接，殼漏區位于垂直殼溝道的頂部；殼溝道呈環狀圍繞住芯溝道；殼溝道外環繞著柵介質層；柵介質層外環繞著柵電極；源區和漏區與溝道采用相同類型和濃度的雜質摻雜，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鍺納米線；

(2)在鍺納米線上外延生長環形硅殼；

(3)對硅殼和鍺芯納米線進行雜質注入；

(4)襯底上高密度等離子體淀積介質，厚度等于源區設計長度；

(5)在硅殼上淀積High-K柵介質與金屬柵組合層，并形成柵極引線；

(6)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；

(7)選擇性腐蝕High-K柵介質及柵電極層至漏區納米線漏出；

(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等，即可制得所述的場效應晶體管。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述的摻雜雜質濃度為10¹⁹-10²⁰cm^-3。

3.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。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述步驟（3）中的雜質材料，選自V族n型雜質或III族p型雜質。

5.如權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述步驟（3）中的雜質材料，選自磷、砷、硼或鎵。

6.如權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述步驟（4）、（6）中的介質材料選自二氧化硅、二氧化鉿或氮化鉿。

7.如權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述步驟（5）中的High-K柵介質與金屬柵組合層材料選自典型組合HfO₂/TiN。

8.如權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述步驟（5）中的High-K柵介質為HfSiON、HfZrO、HfMgO、HfAlO。