[發(fā)明專利]具有鍺或III?V族有源層的深環(huán)柵極半導(dǎo)體器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480003664.1
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN104885228B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·皮拉里塞泰;W·拉赫馬迪;V·H·勒;S·H·宋;J·S·卡治安;J·T·卡瓦列羅斯;H·W·田;G·杜威;M·拉多薩夫列維奇;B·舒金;N·慕克吉
• 申請（專利權(quán)）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司72002
• 代理人: 陳松濤,王英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實施例涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，并且具體而言，涉及具有鍺或III-V族有源層的深環(huán)柵極半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

在過去幾十年里，集成電路中特征的按比例縮放一直是日益增長的半導(dǎo)體行業(yè)的驅(qū)動力。按比例縮放到越來越小的特征實現(xiàn)了半導(dǎo)體芯片的有限面積上功能單元的增加的密度。例如，縮小晶體管尺寸允許在芯片上并入增加數(shù)目個存儲器器件，導(dǎo)致制造具有更大能力的產(chǎn)品。然而，對越來越大能力的驅(qū)動并非沒有問題。優(yōu)化每一個器件的性能的必要性變得越來越重要。

在集成電路器件的制造中，多柵極晶體管(諸如，三柵極晶體管)已隨著器件尺寸繼續(xù)按比例減小而變得更為普遍。在常規(guī)工藝中，三柵極晶體管通常制造在體硅襯底或絕緣體上硅襯底上。在一些情況下，體硅襯底由于其較低成本并且因為其實現(xiàn)較不復(fù)雜的三柵極制造工藝而是優(yōu)選的。在其它情況下，絕緣體上硅襯底由于其可提供減少的泄漏而是優(yōu)選的。

在體硅襯底上，當(dāng)將金屬柵極電極的底部與晶體管本體的底部處的源極延伸尖端和漏極延伸尖端(即，“鰭”)對準(zhǔn)時，三柵極晶體管的制造工藝常常遇到問題。當(dāng)三柵極晶體管形成在體襯底上時，需要適當(dāng)?shù)膶?zhǔn)以實現(xiàn)最佳柵極控制并且減少短溝道效應(yīng)。例如，如果源極延伸尖端和漏極延伸尖端比金屬柵極電極深，則可能出現(xiàn)晶體管穿通。替代地，如果金屬柵極電極比源極延伸尖端和漏極延伸尖端深，則結(jié)果可能是不想要的柵極電容寄生現(xiàn)象。

已嘗試許多不同技術(shù)來減少晶體管的結(jié)泄漏。然而，在結(jié)泄漏抑制領(lǐng)域中仍需要顯著改進。

附圖說明

圖1示出了具有用于泄漏抑制的底部柵極隔離(BGI)結(jié)構(gòu)的基于鍺的半導(dǎo)體器件的橫截面視圖。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有帶深環(huán)柵極結(jié)構(gòu)的鍺有源層的半導(dǎo)體器件的橫截面視圖。

圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有鍺有源層和深環(huán)柵極結(jié)構(gòu)的非平面半導(dǎo)體器件的示意性自頂向下視圖。

圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖3A的非平面半導(dǎo)體器件的示意性橫截面視圖。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有鍺有源層和深環(huán)柵極結(jié)構(gòu)的鰭式場效應(yīng)晶體管類型半導(dǎo)體器件的成角度的視圖。

圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于納米線的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的三維橫截面視圖。

圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖5A的基于納米線的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)如沿a-a’軸獲取的橫截面溝道視圖。

圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖5A的基于納米線的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)如沿b-b’軸獲取的橫截面間隔體視圖。

圖6包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的沿基于鍺的器件的溝道區(qū)獲取的橫截面視圖的隧道電子顯微鏡(TEM)圖像以及相對應(yīng)的飽和電流(Idsat)隨與基于鍺的器件中的層相對應(yīng)的柵極電壓(Vg)變化的繪圖。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的計算器件。

具體實施方式

描述了具有鍺或III-V族有源層的深環(huán)柵極半導(dǎo)體器件。在以下描述中，闡述許多具體細節(jié)(諸如，具體集成和材料域)以便提供對本發(fā)明的實施例的透徹理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，本發(fā)明的實施例可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下得以實施。在其它情況下，未詳細描述公知的特征(諸如，集成電路設(shè)計版圖(layout))，以便不會不必要地使本發(fā)明的實施例模糊不清。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，圖中所示的各個實施例是示例性表示并且未必按比例繪制。

本文中所述的一個或多個實施例將如下器件作為目標(biāo)，該器件具有遠低于該器件的源極區(qū)和漏極區(qū)的深度的延伸到有源區(qū)或疊置體中的柵極疊置體。雖然在結(jié)構(gòu)上不同，但所產(chǎn)生的提供泄漏抑制的能力可描述為類似于歐米茄場效應(yīng)晶體管類型器件。本文中所述的深環(huán)柵極器件可特別適于具有納米線或納米帶溝道的基于鍺或III-V材料的場效應(yīng)晶體管(FET)。下文所述的一個或多個實施例針對減少鍺或III-V材料有源層器件中的寄生泄漏的方法和所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)。例如，一個或多個實施例對改善納米線或環(huán)柵極器件中的性能可能特別有效。