[發(fā)明專利]III?V族化合物橫向納米線結(jié)構，納米線晶體管及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710122443.1
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106898641A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 張望;韓偉華;趙曉松;楊富華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

1.一種III-V族化合物橫向納米線結(jié)構，其特征在于，包括：

p型SOI襯底，p型SOI襯底的最上層為頂層硅，該頂層硅形成的多級平行的硅亞微米線；以及

橋連在相鄰兩硅亞微米線之間的III-V族化合物納米線。

2.根據(jù)權利要求1所述的III-V族化合物橫向納米線結(jié)構，其特征在于，所述p型SOI襯底最上層的頂層硅的晶面為(110)。

3.根據(jù)權利要求1所述的III-V族化合物橫向納米線結(jié)構，其特征在于，所述多級平行的硅亞微米線中每根硅亞微米線寬度為200nm～400nm，其間隔為50nm～300nm，且每根硅亞微米線的長邊側(cè)壁晶面為(111)。

4.根據(jù)權利要求1所述的III-V族化合物橫向納米線結(jié)構，其特征在于，所述III-V族化合物納米線的長度為50nm～300nm，呈現(xiàn)橫向外延生長模式，生長晶向為

5.一種制備權利要求1所述III-V族化合物橫向納米線結(jié)構的方法，其特征在于，包括如下步驟：

采用光刻技術在p型SOI襯底最上方的頂層硅上面形成多級平行的硅亞微米線；

在所述多級平行的硅亞微米線之間采用MOCVD技術外延生長III-V族化合物納米線。

6.一種晶體管，其特征在于，包括：

權利要求1所述的III-V族化合物橫向納米線結(jié)構；

源區(qū)，在所述多級平行的硅亞微米線的一側(cè)，上方對應有源電極窗口與源電極；

漏區(qū)，在所述多級平行的硅亞微米線的另一側(cè)，上方對應有漏電極窗口與漏電極；

所述III-V族化合物納米線連接了所述源區(qū)與漏區(qū)，且所述多級平行的硅亞微米線與所述源區(qū)和漏區(qū)的內(nèi)側(cè)邊緣平行；

絕緣介質(zhì)層，分布于源區(qū)和漏區(qū)上方，在絕緣介質(zhì)層中間分布源電極窗口及漏電極窗口，保證其上方的源電極與源區(qū)直接接觸，漏電極與漏區(qū)直接接觸；

柵介質(zhì)層，覆蓋于所述III-V族化合物納米線上方，在所述柵介質(zhì)層的上方完全覆蓋有柵電極。

7.根據(jù)權利要求6所述的晶體管，其特征在于，所述柵介質(zhì)層的材料選用Al₂O₃、HfO₂、Si₃N₄、ZrO₂或Ta₂O₅。

8.根據(jù)權利要求6所述的晶體管，其特征在于，所述柵介質(zhì)層的厚度為5nm～20nm。

9.根據(jù)權利要求6所述的晶體管，其特征在于，所述絕緣介質(zhì)層選用5nm～20nm的SiO₂。

10.根據(jù)權利要求6所述的晶體管，其特征在于，所述源電極、漏電極與柵電極的制備材料為金、鋁或多晶硅。

11.一種制備權利要求6所述晶體管的方法，其特征在于，包括如下制備步驟：

在p型SOI襯底最上方的頂層硅上面生長一層絕緣介質(zhì)層作為掩膜；

對所述p型SOI襯底最上方的頂層硅表面20nm～100nm范圍內(nèi)進行高能磷離子注入，形成n型摻雜，摻雜濃度為10¹⁸cm^-3～10¹⁹cm^-3；

對所述p型SOI襯底最上方的頂層硅采用光刻技術中甩膠、曝光、顯影、定影以及刻蝕等步驟制備出多級平行的硅亞微米線、源區(qū)與漏區(qū)；

在所述多級平行的硅亞微米線之間采用MOCVD技術外延生長III-V族化合物納米線，橋連源區(qū)與漏區(qū)；

先后采用稀HF和(NH₄)₂S溶液對所述III-V族化合物納米線進行表面處理；

采用原子層沉積技術在所述III-V族化合物納米線的表面上沉積柵介質(zhì)層；

對覆蓋于源區(qū)和漏區(qū)上方的絕緣介質(zhì)層進行光刻，分別形成源區(qū)電極窗口和漏區(qū)電極窗口；

在柵介質(zhì)層的上方沉積柵電極，并在源電極窗口與漏電極窗口的上方分別沉積源電極和漏電極。

12.根據(jù)權利要求11所述的制備晶體管的方法，其特征在于，所述在柵介質(zhì)層的上方沉積柵電極的制備步驟中，柵電極以電子束蒸發(fā)的方式完全包裹于柵介質(zhì)層外。