[發明專利]具有帶有多電介質柵極堆疊體的Ⅲ-Ⅴ族材料有源區的非平面半導體器件

有效

• 申請號: 201810146657.7
• 申請日: 2013-06-12
• 公開（公告）號: CN108198852B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: G·杜威;M·拉多薩夫列維奇;R·皮拉里塞泰;B·舒-金;N·慕克吉
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/201;H01L29/205;H01L29/40;H01L29/423;H01L29/51;H01L21/335;H01L29/775;H01L29/78;H01L29/786;B82Y10/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 鄔少俊;王英

1.一種半導體器件，包括：

半導體襯底，其包括第一半導體材料；

所述半導體襯底上方的第二層，所述第二層包括與所述第一半導體材料不同的第二材料；

所述第二層上方的納米線，所述納米線包括與所述第二材料不同的第三材料，所述納米線具有溝道區；

朝向所述溝道區的第一側并且具有頂部的源極區，所述源極區的頂部位于所述納米線的頂部的上方；

朝向所述溝道區的第二側的漏極區，所述溝道區的所述第二側與所述第一側相對，所述漏極區具有頂部，所述漏極區的頂部位于所述納米線的所述頂部的上方；

第一柵極電介質層，其圍繞所述納米線的所述溝道區；

第二柵極電介質層，其圍繞所述納米線的所述溝道區，所述第二柵極電介質層位于所述第一柵極電介質層上，所述第一柵極電介質層的一部分接觸所述第二層，所述第二柵極電介質層具有比所述第一柵極電介質層高的介電常數；

柵極電極，其圍繞所述納米線的所述溝道區，所述柵極電極通過所述第一柵極電介質層和所述第二柵極電介質層而與所述納米線的所述溝道區分開；以及

其中，在所述第二層中設置溝槽從而所述第一柵極電介質層、所述第二柵極電介質層和所述柵極電極的位于所述納米線的所述溝道區的下側上的部分延伸到所述第二層的頂表面的下方。

2.根據權利要求1所述的器件，其中，所述第一柵極電介質層在垂直于從所述源極區延伸到所述漏極區的線所截取的第一截面中完全包圍所述納米線，并且所述第一柵極電介質層在穿過所述納米線并且平行于所述襯底的頂表面所截取的第二截面中不完全包圍所述納米線。

3.根據權利要求2所述的器件，其中，所述第一截面中的所述納米線的周界具有非圓形形狀。

4.根據權利要求1所述的器件，其中，所述第二柵極電介質層具有大于8的介電常數，并且所述第一柵極電介質層具有在4-8的范圍內的介電常數。

5.根據權利要求4所述的器件，所述第二柵極電介質層包括選自由以下材料組成的組中的材料：鉭硅氧化物、氧化鋁、氧化鉿、氧化鋯和氧化鑭，并且所述第一柵極電介質層包括選自由以下材料組成的組中的材料：硅酸鋁、氮氧化硅、二氧化硅和氮化硅。

6.根據權利要求4所述的器件，其中，所述第一柵極電介質層具有0.3到2納米之間的厚度，包括0.3和2納米，并且所述第二柵極電介質層具有0.5到3納米之間的厚度，包括0.5和3納米。

7.根據權利要求1所述的器件，其中，所述納米線的所述第三材料包括來自周期表的Ⅲ族的元素，并且還包括來自周期表的Ⅴ族的元素。

8.根據權利要求7所述的器件，其中，所述第三材料包括In_xAs_1-x。

9.根據權利要求7所述的器件，其中，所述第三材料包括In_xSb_1-x。

10.根據權利要求1所述的器件，其中，所述第二柵極電介質層的位于所述納米線的所述溝道區的下側的下方的部分延伸到所述第二層的所述頂表面的下方，并且所述柵極電極的位于所述納米線的所述溝道區的下側的下方的部分延伸到所述第二層的所述頂表面的下方。

11.根據權利要求1所述的器件，其中，所述納米線具有高度和寬度，并且所述高度與所述寬度大致相同。

12.根據權利要求1所述的器件，還包括位于所述納米線上方并且位于所述源極區和所述漏極區下方的第三層。