[發明專利]場效應晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201510667042.5
• 申請日: 2015-10-15
• 公開（公告）號: CN106601804B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 肖德元;張汝京
• 申請（專利權）人: 上海新昇半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/423;H01L29/66
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 金華

本發明提供一種場效應晶體管及其制備方法，場效應晶體管包括：半導體襯底；位于所述半導體襯底中的鍺納米線；包圍在鍺納米線四周的第一III?V化合物層；依次包圍在部分所述第一III?V化合物層四周的勢壘層、柵介質層和柵電極；以及位于所述第一III?V化合物層上，并分別位于所述柵電極兩側的源區和漏區。本發明，勢壘層的禁帶寬度大于第一III?V化合物層的禁帶寬度，并且，勢壘層和第一III?V化合物層的能帶彎曲不同，使得在第一III?V化合物層靠近勢壘層的界面處形成二維電子氣，二維電子氣遷移率較高，從而場效應晶體管具有更好的電學性能。此外，場效應晶體管為柵極全包圍的器件，提高場效應晶體管的電學性能。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種場效應晶體管及其制備方法。

背景技術

高電子遷移率晶體管(HEMT)的基本結構中包括一個調制摻雜異質結，由于組成異質結的兩種材料的禁帶寬度不同，HEMT的柵極上加上偏壓后，在異質結界面處分別形成勢阱和勢壘，由于極化效應或調制摻雜產生的自由電子積累在異質結靠近界面處的勢阱中，形成二維電子氣(2-DEG)，二維電子氣由于不受電離雜質離子散射的影響，遷移率非常高。并且，因為電子與雜質中心在空間上是分隔開的，在極低溫度下也不“凍結”(即不復合)，因此，HEMT有很好的低溫性能，可用于低溫研究工作(如分數量子Hall效應)中。HEMT是電壓控制器件，柵極電壓Vg可控制異質結勢阱的深度，從而控制勢阱中2-DEG的面密度，進而控制器件的工作電流。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種場效應晶體管及其制作方法，場效應晶體管為高電子遷移率晶體管，進一步提高器件的性能。

為解決上述技術問題，本發明提供一種場效應晶體管，包括：半導體襯底；位于所述半導體襯底中的鍺納米線；包圍在鍺納米線四周的第一III-V化合物層；依次包圍在部分所述第一III-V化合物層四周的勢壘層、柵介質層和柵電極；以及位于所述第一III-V化合物層上，并分別位于所述柵電極兩側的源區和漏區。

可選的，所述鍺納米線為P型摻雜，所述鍺納米線的截面為圓形，直徑為 10nm～100nm。

可選的，所述第一III-V化合物層為N型InGaAs，厚度為10nm～100nm。

可選的，所述勢壘層為Si摻雜的InP，Si的摻雜濃度為 1.0×1018cm-3～1.5×1018cm-3，所述勢壘層的厚度為50nm～100nm。

可選的，所述柵介質層為高k介質層，所述柵介質層的材料為Al2O3或 TiSiOx，厚度為1nm～5nm。

可選的，所述柵電極為TiN、NiAu或CrAu中的一種。

可選的，所述源區和所述漏區為N型離子摻雜的In0.25Ga0.75As。

可選的，所述場效應晶體管還包括位于所述柵電極兩側的側墻、位于所述源區上的源電極和位于所述漏區上的漏電極。

作為本發明的另一方面，本發明還提供一種場效應晶體管的制備方法，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底表面具有溝槽以及懸空于所述溝槽上方的鍺納米線；

形成依次包圍在所述鍺納米線四周的第一III-V化合物層和第二III-V化合物層；

在所述第二III-V化合物層中形成凹槽，所述凹槽暴露所述第一III-V化合物層；

在所述凹槽中依次形成勢壘層、柵介質層以及柵電極；