[發明專利]雜質原子陣列晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201910370984.5
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110085673B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 郭仰巖;韓偉華;竇亞梅;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: H01L29/775
• 分類號: H01L29/775;H01L21/335;B82Y10/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 喻穎

1.一種雜質原子陣列晶體管，其特征在于，所述雜質原子陣列晶體管包括：

SOI基片，包括硅襯底、氧化物絕緣層以及頂層硅，由所述頂層硅形成源區硅電導臺面、漏區硅電導臺面和V槽型多晶硅納米晶陣列硅納米線，其中：所述V槽型多晶硅納米晶陣列硅納米線連接所述源區硅電導臺面和漏區硅電導臺面，所述V槽型多晶硅納米晶陣列硅納米線具有陣列的多個V型凹槽，每個所述V型凹槽內形成單個雜質原子摻雜的多晶硅納米晶；

氧化物包裹層，形成于所述源區硅電導臺面、漏區硅電導臺面和V槽型多晶硅納米晶陣列硅納米線表面；以及

多晶硅柵條，形成于所述氧化物包裹層上對應于所述多個V型凹槽的區域，并沿與所述V槽型多晶硅納米晶陣列硅納米線的延展方向相垂直的方向，延伸至所述V槽型多晶硅納米晶陣列硅納米線的兩側。

2.如權利要求1所述的雜質原子陣列晶體管，其特征在于，所述SOI基片中，所述頂層硅為硅(100)晶面，所述V型凹槽由硅(111)晶面形成。

3.如權利要求1所述的雜質原子陣列晶體管，其特征在于，所述V型凹槽的深度為30～80nm，數量為3～20個。

4.如權利要求1所述的雜質原子陣列晶體管，其特征在于，所述源區硅電導臺面、漏區硅電導臺面和V槽型多晶硅納米晶陣列硅納米線的摻雜原子的類型包括N型或P型，摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3～1×10²¹cm^-3。

5.如權利要求4所述的雜質原子陣列晶體管，其特征在于，所述多晶硅柵條的摻雜原子的類型包括P型或N型，摻雜濃度為10²¹～10²³cm^-3。

6.如權利要求1所述的雜質原子陣列晶體管，其特征在于，所述雜質原子陣列晶體管還包括：

源電極，形成于所述源區硅電導臺面對應的氧化物包裹層上；

漏電極，形成于所述漏區硅電導臺面對應的氧化物包裹層上；以及

柵電極，形成于所述多晶硅柵條上。

7.如權利要求6所述的雜質原子陣列晶體管，其特征在于，所述氧化物包裹層的材料包括SiO₂、氮氧化物、HfO₂、ZrO₂、Ta₂O₅、Si₃N₄、鈦酸鍶鋇或鋯鈦酸鉛壓電陶瓷。

8.如權利要求7所述的雜質原子陣列晶體管，其特征在于，所述漏電極和源電極的材料包括退火的Ni/Al合金。

9.如權利要求7所述的雜質原子陣列晶體管，其特征在于，所述柵電極的材料包括多晶硅或金屬Ti/Al。