[發明專利]硅晶面依賴的納米結構晶體管及制備方法

在審

• 申請號: 201711346743.4
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN109962107A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 竇亞梅;韓偉華;郭仰巖;趙曉松;楊富華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所;中國科學院大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種基于絕緣層上硅襯底的硅晶面依賴的納米結構晶體管，該晶體管結構包括：硅襯底；氧化物絕緣層，制作在硅襯底上；硅晶面依賴的納米結構，制作在氧化絕緣層上；源區和漏區的硅電導臺面，均制作在氧化物絕緣層上，分別位于硅晶面依賴的納米結構的兩端并與硅晶面依賴的納米結構兩端連接，該硅晶面依賴的納米結構和源區、漏區的硅電導臺面形成類似工字形結構；氧化物薄層包裹在源區、漏區硅電導臺面和硅晶面依賴的納米結構的表面；柵極導電條，包裹在硅晶面依賴的納米結構的氧化物薄層上，并垂直于硅晶面依賴的納米結構。本發明同時公開了一種利用晶面依賴制作納米結構晶體管的方法。

技術領域

本發明涉及納米結構晶體管制作領域，尤其涉及一種基于絕緣層上硅(SOI)襯底的硅晶面依賴的納米結構晶體管結構及其制備方法。

背景技術

隨著集成電路制造技術的不斷進步，目前金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(MOSFET)的特征尺寸已經實現14nm，其物理柵長甚至已經小于20nm。晶體管尺寸按摩爾定律繼續減小面臨巨大的挑戰，因此基于納米線的電子器件成為研究的熱點。

各向異性腐蝕指的是硅的不同晶向具有不同的腐蝕速率。硅的腐蝕速率除了與晶面有關外，還受到腐蝕劑類型、配比、反應溫度的影響。根據這些特性，可以選擇合適的晶面制造自己想要的器件結構，電可以通過選擇不同的腐蝕劑類型、配比、反應溫度來調控腐蝕速率，最終腐蝕出理想的晶向截面。

晶向依賴的硅腐蝕技術的實質是硅的各向異性腐蝕?，F有技術的一種方式是通過調整小平面與{111}平面的角度，利用硅片在KOH水溶液中各向異性腐蝕制造具有小閃光角度(低于5°)的三角形凹槽；現有技術的另一種方式利用{110}硅片在KOH溶液中的腐蝕特性產生的沿(111)平面的亞微米電容性間隙的傾斜電極實現正交調諧，制作了具有傾斜正交調諧電極的新型諧振陀螺儀。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種基于絕緣上層硅(SOI)襯底的硅晶面依賴的納米結構晶體管及制備方法，使硅納米結構表面更為光滑，有效控制溝道區域的表面態，從而實現更為理想的閾值、亞閾值擺幅和電流開關比。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種基于絕緣上層硅(SOI)襯底的硅晶面依賴的納米結構晶體管，包括：

一硅襯底；

一氧化物絕緣層制作在硅襯底上；

一硅晶面依賴的納米結構制作在氧化物絕緣層上；

一源區和一漏區的硅電導臺面制作在氧化物絕緣層上，分別位于硅晶面依賴的納米結構的兩端并與硅晶面依賴的納米結構兩端連接，該硅晶面依賴的納米結構和源區、漏區的硅電導臺面形成一類似工字形結構；

一氧化物薄層包裹在源區、漏區硅電導臺面和硅晶面依賴的納米結構的表面；

一多晶硅柵條，包裹在硅晶面依賴的納米結構的氧化物薄層上，并垂直于硅晶面依賴的納米結構；

一源極和漏極分別制作在源區和漏區硅電導臺面上；

一柵極制作在多晶硅柵條上。

其中所述的硅晶面依賴的納米結構為硅{100}晶面和硅{111}晶面相接圍成等腰梯形截面或等腰三角形截面的硅納米線結構。

其中所述的制作在SiO₂絕緣層上的源區、漏區硅電導臺面，與硅晶面依賴的納米結構可以為同一摻雜類型，也可以為不同摻雜類型。

其中所述的硅晶面依賴的納米結構以表面覆蓋的氧化薄層和絕緣層上硅(SOI)的埋氧層為干法刻蝕和各向異性化學腐蝕的保護層。