[發(fā)明專利]基于垂直溝道的MESFET器件及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710086828.7
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106876482A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董志華;張輝;張佩佩;蔡勇;劉國華;柯華杰;周濤;程知群
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L29/812
• 分類號: H01L29/812;H01L29/423;H01L29/10;H01L21/338
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 王鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，特別涉及一種基于垂直溝道的MESFET器件(Vertical Channel Heterostructure Metal-Insulator-Semiconductor Field-effect Transistor,VC-MESFET)及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，CMOS器件和集成電路已經(jīng)步入所謂的后摩爾時代，也即，集成電路的發(fā)展已經(jīng)逐步偏離“摩爾定律”的曲線。特別是當(dāng)器件的柵長及溝道長度越來越短、柵介質(zhì)層越來越薄時所帶來的“短溝道效應(yīng)”、“DIBL效應(yīng)”(Drain Induced Barrier Lowering，漏端引入的勢壘降低)以及源漏直接隧穿等，使得器件尺寸縮小愈來愈困難。并且由于柵長變短，柵控能力下降，使器件的亞閾擺幅以及開關(guān)電流比下降，帶來功耗增加等一系列問題。為了解決以上問題，研究人員提出了Si基Fin-FET、Si基垂直溝道器件、基于納米線的垂直器件等解決方案。但這些解決方案仍存在一些缺陷。例如，F(xiàn)in-FET仍然要借助光刻技術(shù)來獲得更小的柵長。又如，基于Si納米線的器件等必須進(jìn)行局部摻雜，這增大了工藝難度。再如，Si的垂直溝道器件可以先行形成多層不同摻雜類型的結(jié)構(gòu)再刻蝕形成垂直溝道結(jié)構(gòu)，但是，這無疑更加增大了工藝的復(fù)雜程度，而且Si材料體系由于其材料性質(zhì)所限，在耐高壓和耐高溫、抗輻射等方面的性能也不甚理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有垂直溝道陣列的MESFET(Metal-Insulator-Semiconductor Field-effect Transistor,，金屬-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)器件及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明實施例提供了一種基于垂直溝道的MESFET器件，包括MES結(jié)構(gòu)、源極及漏極，所述MES結(jié)構(gòu)包括柵極以及至少一半導(dǎo)體溝道，所述半導(dǎo)體溝道的軸線基本垂直于一選定平面，所述柵極環(huán)繞所述半導(dǎo)體溝道設(shè)置，所述源極經(jīng)所述半導(dǎo)體溝道與所述漏極電連接，所述源極和漏極沿所述半導(dǎo)體溝道軸向間隔設(shè)置，所述柵極分布于源極和漏極之間。

在一些較佳實施方案中，所述MESFET器件包括由復(fù)數(shù)個所述的半導(dǎo)體溝道形成的溝道陣列。

進(jìn)一步的，所述柵極與所述半導(dǎo)體溝道形成肖特基接觸。

進(jìn)一步的，所述源極及漏極與所述半導(dǎo)體溝道形成歐姆接觸。

在一些較佳實施方案中，所述源極、漏極及柵極中的至少一者平行于所述選定平面。

本發(fā)明實施例還提供了一種基于垂直溝道的MESFET器件的制備方法，其包括：

于襯底主平面上形成至少一半導(dǎo)體溝道，所述半導(dǎo)體溝道的軸線基本垂直于所述襯底主平面；

制作源極、柵極及漏極，并使所述源極與漏極經(jīng)所述半導(dǎo)體溝道電連接，其中所述源極和漏極沿所述半導(dǎo)體溝道軸向間隔設(shè)置，所述柵極分布于源極和漏極之間。

在一些較佳實施方案中，所述的制備方法還可包括：于襯底主平面上形成由復(fù)數(shù)個所述的半導(dǎo)體溝道形成的溝道陣列，之后制作所述源極、柵極及漏極。

進(jìn)一步的，所述的制備方法還包括：使所述柵極與所述半導(dǎo)體溝道之間形成肖特基接觸。

進(jìn)一步的，所述的制備方法還包括：使所述源極及漏極與所述半導(dǎo)體溝道形成歐姆接觸。

較之現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明的MESFET器件的柵極可對溝道實現(xiàn)全角度包圍，因此可以最大限度提高柵控能力。

(2)本發(fā)明的MESFET器件的柵極長度由沉積的柵極金屬厚度決定，其極限厚度可以達(dá)到單原子層厚度，即，可以突破光刻的極限，因此可以極大提高器件工作頻率。

(4)本發(fā)明的MESFET器件在制作時，無需如現(xiàn)有平面結(jié)構(gòu)器件那樣考慮柵極、漏極、源極的引線交迭問題，可以大大簡化工藝難度，提高成品率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一典型實施例中一種基于垂直溝道的MESFET器件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一典型實施例中一種基于垂直溝道的MESFET器件的主視圖。

圖3是本發(fā)明一典型實施例中一種基于垂直溝道的MESFET器件的俯視圖。