一種垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法，所述制備方法至少包括步驟：提供一SGOI襯底，包括埋氧層和P型重?fù)诫sSiGe；在所述P型重?fù)诫sSiGe依次沉積形成硅層和N型重?fù)诫sSiGe；利用光刻和刻蝕技術(shù)刻蝕所述N型重?fù)诫sSiGe，在所述硅層一側(cè)表面形成漏極；刻蝕所述硅層形成具有納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道；利用化學(xué)腐蝕工藝去除所述溝道下部分P型重?fù)诫sSiGe，使所述溝道懸空，與所述漏極處于相對(duì)的另一側(cè)的P型重?fù)诫sSiGe定義為源極，所述漏極、溝道和源極構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管中漏極、溝道和源極為垂直結(jié)構(gòu)，可以增大隧穿面積，提高器件的驅(qū)動(dòng)電流。另外，形成的懸空的溝道可以進(jìn)一步抑制器件的漏電流。
【專利說(shuō)明】一種垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，以硅集成電路為核心的微電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，集成電路芯片的發(fā)展基本上遵循摩爾定律，即半導(dǎo)體芯片集成度以每18個(gè)月翻一番的速度增長(zhǎng)。在過(guò)去一段時(shí)間里，微電子技術(shù)的進(jìn)步是以不斷優(yōu)化材料、工藝和流程的成本效益為基礎(chǔ)的。然而，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，常規(guī)的硅基CMOS晶體管按比例縮小已變得越來(lái)越困難。而且，現(xiàn)今利用MOSFET制造的大多數(shù)電子產(chǎn)品，出現(xiàn)以下主要問(wèn)題:第一，由于MOSFET溝道縮短導(dǎo)致漏電變大，即使關(guān)機(jī)或待機(jī)中也會(huì)不斷消耗電力。IBM引用歐盟的報(bào)告指出，10%的家庭和辦公室電力都是浪費(fèi)在電子產(chǎn)品的待機(jī)狀態(tài)。第二，傳統(tǒng)MOSFET受物理機(jī)制的限制，其亞閾值擺幅較高。
[0003]解決以上問(wèn)題的方案之一就是采用隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Tunnel FET:TFET)結(jié)構(gòu)，隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管(TFET)是一種新型工作機(jī)制器件，可以抑制短溝道效應(yīng)，有效減小漏電流，因此其具有低靜態(tài)功耗的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)其亞閾斜率可以打破KT/q的限制(常溫下為60mV/dec)，這有利于在低電源電壓下工作。然而，傳統(tǒng)的隧穿效應(yīng)晶體管(TFET)的源極、溝道和漏極是平面結(jié)構(gòu)，其面臨著驅(qū)動(dòng)電流小以及漏電流仍然很大的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中平面隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的驅(qū)動(dòng)電流小以及漏電流仍然很大的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法，所述垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法至少包括步驟:
[0006]I)提供一 SGOI襯底，所述SGOI襯底包括埋氧層和形成于所述埋氧層上的P型重?fù)诫sSiGe ；
[0007]2)在所述P型重?fù)诫sSiGe依次沉積形成硅層和N型重?fù)诫sSiGe ；
[0008]3)利用光刻和刻蝕技術(shù)刻蝕所述N型重?fù)诫sSiGe,在所述娃層一側(cè)表面形成漏極；
[0009]4)刻蝕所述硅層形成具有納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道；
[0010]5)利用化學(xué)腐蝕工藝去除所述溝道下的部分P型重?fù)诫sSiGe，使所述溝道懸空，與所述漏極處于相對(duì)的另一側(cè)的P型重?fù)诫sSiGe定義為源極，所述漏極、溝道和源極構(gòu)成
垂直結(jié)構(gòu)；
[0011]6)在所述溝道表面形成包裹所述溝道的柵介質(zhì)層，在所述柵介質(zhì)層上形成柵極。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述P型重?fù)诫sSiGe中Ge原子的原子百分比含量為10%?50%。
[0012]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述N型重?fù)诫sSiGe中Ge原子的原子百分比為10% ~50%O
[0013]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案,所述娃層為本征娃或輕摻雜的娃。
[0014]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，采用選擇性化學(xué)腐蝕工藝去除所述溝道下的P型重?fù)诫sSiGe。
[0015]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其特征在于:所述納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道的寬度范圍為10~900nm。
[0016]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述柵介質(zhì)層為HfO2或Si02。
[0017]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述柵極為金屬柵極。
[0018]本發(fā)明提供一種垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管至少包括:
[0019]SGOI襯底，包括埋氧層和位于埋氧層兩側(cè)上的P型重?fù)诫sSiGe，其中一側(cè)的P型重?fù)诫sSiGe定義為源極；
[0020]具有納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道，懸空于所述P型重?fù)诫sSiGe上；
[0021]漏極，結(jié)合于與所述源極相對(duì)的另一側(cè)的P型重?fù)诫sSiGe上，所述源極、溝道和漏極構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)；
[0022]柵介質(zhì)層，包裹于所`述溝道表面；
[0023]柵極，形成于所述柵介質(zhì)層上。
[0024]作為本發(fā)明的一種優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，所述納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道的寬度范圍為10 ~900nm。
[0025]如上所述，本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法，包括步驟:首先，提供一 SGOI襯底，包括埋氧層和P型重?fù)诫sSiGe ;其次，在所述P型重?fù)诫sSiGe依次沉積形成硅層和N型重?fù)诫sSiGe ;接著，利用光刻和刻蝕技術(shù)刻蝕所述N型重?fù)诫sSiGe，在所述硅層一側(cè)表面形成漏極；接著，刻蝕所述硅層形成具有納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道；然后利用化學(xué)腐蝕工藝去除所述溝道下的部分P型重?fù)诫sSiGe，使所述溝道懸空，與所述漏極處于相對(duì)的另一側(cè)的P型重?fù)诫sSiGe定義為源極，所述漏極、溝道和源極構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)；最后形成柵介質(zhì)層和柵極。本發(fā)明提供的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管中漏極、溝道和源極為垂直結(jié)構(gòu)，可以增大隧穿面積，提高器件的驅(qū)動(dòng)電流。另外，形成的懸空的溝道可以進(jìn)一步抑制器件的漏電流。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法的工藝流程示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法中在提供的SGOI襯底上沉積硅層和N型摻摻雜層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3a為本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法中步驟3)呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)正視圖。
[0029]圖3b為本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法中步驟3)呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)俯視圖。[0030]圖4a為本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法中步驟4)呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)正視圖。
[0031]圖4b為本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法中步驟4)呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0032]圖5a為本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法中步驟5)呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)正視圖。
[0033]圖5b為本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法中步驟5)呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0034]圖6a為本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法中步驟6)中形成柵介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)正視圖。
[0035]圖6b為本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法中步驟6)中形成柵介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0036]圖6c為圖6b沿AA’方向構(gòu)剖面圖。
[0037]圖7a為本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法中步驟6)中形成柵極的結(jié)構(gòu)正視圖。
[0038]圖7b為本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法中步驟6)中形成柵極的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0039]圖7c為圖7b沿AA’方向構(gòu)剖面圖。
`[0040]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0041]
S1-S6步驟
1SGOI襯底
11埤氧M
[0042]12Ρ.11Φ:摻雜 SiGe
121mm
2翻
21mm
3N 參染 SiGc
4漏極
5柵介質(zhì)層
6柵極
【具體實(shí)施方式】
[0043]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0044]請(qǐng)參閱附圖。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0045]實(shí)施例一
[0046]本發(fā)明提供一種垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，如圖1所示的工藝流程圖，所述垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法至少包括以下步驟:
[0047]SI，提供一 SGOI襯底，所述SGOI襯底包括埋氧層和形成于所述埋氧層上的P型重?fù)诫sSiGe ；
[0048]S2，在所述P型重?fù)诫sSiGe依次沉積形成硅層和N型重?fù)诫sSiGe ；
[0049]S3,利用光刻和刻蝕技術(shù)刻蝕所述N型重?fù)诫sSiGe,在所述娃層一側(cè)表面形成漏極；
[0050]S4，刻蝕所述硅層形成具有納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道；
[0051]S5，利用化學(xué)腐蝕工藝去除所述溝道下的部分P型重?fù)诫sSiGe，使所述溝道懸空，與所述漏極處于相對(duì)一側(cè)的P型重?fù)诫sSiGe定義為源極，所述漏極、溝道和源極構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)；
[0052]S6，在所述溝道表面形成包裹所述溝道的柵介質(zhì)層，在所述柵介質(zhì)層上形成柵極。
[0053]下面結(jié)合具體的附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法。
[0054]首先執(zhí)行步驟SI，提供一 SGOI襯底1，所述SGOI襯底I包括埋氧層11和位于埋氧層11上的P型重?fù)诫sSiGel2。
[0055]請(qǐng)參閱圖2，所述埋氧層11包括但不限于為二氧化硅。
[0056]作為本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選方案，所述埋氧層11厚度為50nm?IOOnm,所述P型重?fù)诫sSiGel2的厚度為60nm?150nm。本實(shí)施例中，所述埋氧層11的厚度暫選為lOOnm，所述P型重?fù)诫sSiGel2的厚度暫選為150nm，但并不限于此，在其它實(shí)施例亦可為其它厚度，例如，埋氧層11的厚度可取50nm、70nm、80nm、或90nm等,所述P型重?fù)诫sSiGel2的厚度可取 60nm、80nm、lOOnm、120nm 或 140nm 等。
[0057]進(jìn)一步地，所述P型重?fù)诫sSiGel2中Ge原子的原子百分比含量范圍在10%?50%之間。本實(shí)施例中，所述P型重?fù)诫sSiGel2中Ge原子的原子百分比含量暫選為50%。但并不限于此，在其它實(shí)施例亦可為其它含量，例如，10%、20%、30%或40%等。
[0058]所述P型重?fù)诫sSiGel2中P型重?fù)诫s離子為硼，且摻雜濃度為lE16cnT3?lE20CnT3，但并不限于此，在其它實(shí)施例中，亦可選用其它P型摻雜離子。
[0059]接著執(zhí)行步驟S2，在所述P型重?fù)诫sSiGel2依次沉積形成硅層2和N型重?fù)诫sSiGe3。
[0060]可利用外延生長(zhǎng)的方法來(lái)生長(zhǎng)所述硅層2和N型重?fù)诫sSiGe3，例如，低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、超真空化學(xué)氣相沉積(UHVCVD)、常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)、分子束外延(MBE)或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)等。本實(shí)施例中，采用低壓化學(xué)氣相沉積工藝來(lái)制備所述硅層2和N型重?fù)诫sSiGe3。形成的所述硅層2和N型重?fù)诫sSiGe3如圖2所/Jn ο
[0061]進(jìn)一步地，所述N型重?fù)诫sSiGe3中Ge原子的原子百分比含量范圍在10%?50%之間。本實(shí)施例中，N型重?fù)诫sSiGe3中Ge原子的原子百分比含量暫選為20%。但并不限于此，在其它實(shí)施例亦可為其它含量，例如，10%、30%、40%或50%等。
[0062]所述N型重?fù)诫sSiGe3中N型重?fù)诫s離子為磷或砷，且摻雜濃度為lE16cm_3?lE20CnT3，但并不限于此，在其它實(shí)施例中，亦可選用其它N型摻雜離子。
[0063]所述娃層2可以是本征娃或者輕摻雜的娃。本實(shí)施例中，所述娃層2為輕摻雜的娃，其摻雜濃度不大于lE15cm3。
[0064]然后執(zhí)行步驟S3，利用光刻和刻蝕技術(shù)刻蝕所述N型重?fù)诫sSiGe3，在所述硅層2一側(cè)表面形成漏極4。
[0065]具體地，可采用干法或者濕法刻蝕法刻蝕掉所述N型重?fù)诫sSiGe3，在所述硅層2一側(cè)表面形成漏極4。更具體地，在所述N型重?fù)诫sSiGe3表面旋涂光刻膠層(未予以圖示)，圖形化光刻膠層形成開口，再對(duì)開口下方的N型重?fù)诫sSiGe3進(jìn)行濕法刻蝕，刻蝕后在所述硅層2 —側(cè)表面留下剩余的N型重?fù)诫sSiGe3，該剩余的N型重?fù)诫sSiGe3定義為漏極4，如圖3a?3b。
[0066]然后執(zhí)行步驟S4，刻蝕所述硅層2形成具有納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道21。
[0067]具體地，先對(duì)在所述硅層2表面旋涂光刻膠，在利用電子束曝光工藝圖案化所述光刻膠，再采用濕法刻蝕方法腐蝕所述硅層2，從而形成納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道21，如圖4a?4b所示。濕法刻蝕可采用稀釋的氫氟酸。所述納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道21寬度可在10?900nm范圍內(nèi)。本實(shí)施例中，形成納米線形狀的溝道21，其寬度為lOOnm。
[0068]然后執(zhí)行步驟S5，利用化學(xué)腐蝕工藝去除所述溝道21下的部分P型重?fù)诫sSiGel2,使所述溝道21懸空；與所述漏極4處于相對(duì)的另一側(cè)的P型重?fù)诫sSiGel2定義為源極121，所述漏極4、溝道21和源極121構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)。
[0069]具體地，采用選擇性化學(xué)腐蝕方式進(jìn)行P型重?fù)诫sSiGel2的部分去除?？梢圆捎酶g液為HF/H202/醋酸的混合液體，混合比例為1:2:3 ;或者采用HN03/HF的混合液，混合比例為100:1。本實(shí)施例中，采用100:1的hno3/hf的混合液進(jìn)行選擇性腐蝕。該腐蝕液對(duì)SiGe的腐蝕速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)Si的腐蝕速率，從而形成懸空的納米線溝道21，懸空的納米線長(zhǎng)度大于lOOnm，但不能過(guò)長(zhǎng)，以免后續(xù)工藝中發(fā)生納米線的斷裂，一般不超過(guò)5 μ m，如圖5a?5b所示。
[0070]傳統(tǒng)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極、溝道和源極處于同一水平面內(nèi)，其隧穿面積小，驅(qū)動(dòng)電流也小。本發(fā)明提供的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管中漏極4、溝道21和源極121為垂直結(jié)構(gòu)，可以增大隧穿面積，提高器件的驅(qū)動(dòng)電流。另外，形成的懸空溝道可以進(jìn)一步抑制器件的漏電流。
[0071]最后執(zhí)行步驟S6，所述溝道21表面形成包裹所述溝道的柵介質(zhì)層5，在所述柵介質(zhì)層5上形成柵極6，請(qǐng)參閱附圖6a?7c。
[0072]請(qǐng)參閱圖6a?圖7c，需要說(shuō)明的是，圖6c和7c中溝道21外側(cè)面的的柵介質(zhì)層未畫出?？刹捎秒娮邮舭l(fā)、分子束沉積或者原子層沉積等方法來(lái)形成所述柵介質(zhì)層5。所述柵介質(zhì)層5可以是HfO2或者SiO2等，其厚度為2?20nm。本實(shí)施例中，柵介質(zhì)層5為HfO2,采用原子層沉積方式形成，厚度為5nm。[0073]另外，所述柵極6可以是金屬柵極，當(dāng)然也可以是單晶硅或多晶硅，不限于此。本實(shí)施例中，所述柵極6為金屬柵極。作為示例，比如，可以是TiN。
[0074]還需要說(shuō)明的是，形成源極121、漏極4和柵極6后，淀積二氧化硅材料形成絕緣層(未予以圖示)，然后掩膜曝光刻蝕絕緣層，分別在所述源極121、漏極4和柵極6上形成源極通孔、漏極通孔和柵極通孔(未予以圖示)，之后還需要用金屬鋁材料填充通孔形成互連布線，當(dāng)然，填充通孔的金屬材料不限于鋁，也可為其他適合的金屬材料。
[0075]實(shí)施例二
[0076]本發(fā)明還提供一種垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管，用實(shí)施例一種提供的所述制備方法制成，所述垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管至少包括:
[0077]SGOI襯底I，包括埋氧層11和位于埋氧層11兩側(cè)上的P型重?fù)诫sSiGel2，其中一側(cè)的P型重?fù)诫sSiGel2定義為源極121 ；
[0078]具有納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道21，懸空于所述P型重?fù)诫sSiGel2上；
[0079]漏極4，結(jié)合于與所述源極121相對(duì)的另一側(cè)的P型重?fù)诫sSiGel2上，所述源極121、溝道21和漏極4構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)；
[0080]柵介質(zhì)層5，包裹于所述溝道21表面；
[0081]柵極6，形成于所述柵介質(zhì)層5上。
[0082]所述納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道21寬度可在10?900nm范圍內(nèi)。本實(shí)施例中，形成的納米線狀的溝道21，其寬度為lOOnm。
[0083]綜上所述，本發(fā)明提供一種垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法，包括步驟:首先，提供一 SGOI襯底，包括埋氧層和P型重?fù)诫sSiGe ;其次，在所述P型重?fù)诫sSiGe依次沉積形成硅層和N型重?fù)诫sSiGe ;接著，利用光刻和刻蝕技術(shù)刻蝕所述N型重?fù)诫sSiGe，在所述硅層一側(cè)表面形成漏極；接著，刻蝕所述硅層形成具有納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道；然后利用化學(xué)腐蝕工藝去除所述溝道下的部分P型重?fù)诫sSiGe，使所述溝道懸空，與所述漏極處于相對(duì)的另一側(cè)的P型重?fù)诫sSiGe定義為源極，所述漏極、溝道和源極構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)；最后形成柵介質(zhì)層和柵極。本發(fā)明提供的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管中漏極、溝道和源極為垂直結(jié)構(gòu)，可以增大隧穿面積，提高器件的驅(qū)動(dòng)電流。另外，形成的懸空的溝道可以進(jìn)一步抑制器件的漏電流。
[0084]所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0085]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法至少包括步驟: 1)提供一SGOI襯底，所述SGOI襯底包括埋氧層和形成于所述埋氧層上的P型重?fù)诫sSiGe ； 2)在所述P型重?fù)诫sSiGe依次沉積形成硅層和N型重?fù)诫sSiGe； 3)利用光刻和刻蝕技術(shù)刻蝕所述N型重?fù)诫sSiGe，在所述硅層一側(cè)表面形成漏極； 4)刻蝕所述硅層形成具有納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道； 5)利用化學(xué)腐蝕工藝去除所述溝道下的部分P型重?fù)诫sSiGe，使所述溝道懸空；與所述漏極處于相對(duì)的另一側(cè)的P型重?fù)诫sSiGe定義為源極，所述漏極、溝道和源極構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)； 6)在所述溝道表面形成包裹所述溝道的柵介質(zhì)層，在所述柵介質(zhì)層上形成柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于:所述P型重?fù)诫sSiGe中Ge原子的原子百分比含量為10%?50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于:所述N型重?fù)诫sSiGe中Ge原子的原子百分比為10%?50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于:所述娃層為本征娃或輕摻雜的娃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于:采用選擇性化學(xué)腐蝕工藝去除所述溝道下的部分P型重?fù)诫sSiGe。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于:所述納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道的寬度范圍為10?900nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于:所述柵介質(zhì)層為HfO2或SiO2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于:所述柵極為金屬柵極。
9.一種垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管至少包括: SGOI襯底，包括埋氧層和位于埋氧層兩側(cè)上的P型重?fù)诫sSiGe，其中一側(cè)的P型重?fù)诫sSiGe定義為源極； 具有納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道，懸空于所述P型重?fù)诫sSiGe上； 漏極，結(jié)合于與所述源極相對(duì)的另一側(cè)的P型重?fù)诫sSiGe上，所述源極、溝道和漏極構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)； 柵介質(zhì)層，包裹于所述溝道表面； 柵極，形成于所述柵介質(zhì)層上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直結(jié)構(gòu)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于:所述納米線或納米棒結(jié)構(gòu)的溝道的寬度范圍為10?900nm。
【文檔編號(hào)】H01L21/336GK103560152SQ201310573840
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】趙清太, 俞文杰, 劉暢, 王曦 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所