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      具有突變隧穿結的utb-soi隧穿場效應晶體管及制備方法_3

      文檔序號:9398161閱讀:來源:國知局
      、利用化學氣相淀積的方法在襯底表面淀積高K材料層,作為器件的柵介質層601。柵介質層材料可以選用鉿基材料(為高介電常數(shù)材料中的一類),如Hf02、HfS1、HfS1N、HfTaO, HfT1或HfZrO中的一種或其組合,也可以選用其他高介電常數(shù)材料,如Al203、La203、ZrO2或LaAlO中的一種或其組合,或者選用其他高介電常數(shù)材料與鉿基材料的組合;
      (62)、利用化學氣相淀積的方法在襯底表面淀積重摻雜的多晶硅柵材料602;
      (63)、去除表面部分多晶硅和高K柵介質層,形成前柵。如圖2f所示。
      [0036](7)、形成背柵,如圖2g。具體為:
      (71)、在UTB-SOI襯底背面淀積金屬;
      (72)、光刻并去除背面部分金屬,形成背柵701。
      [0037](8)、光刻引線孔,淀積金屬,光刻引線,形成各極金屬引線,如圖2h所示。具體為:
      (81)、在UTB-SOI襯底表面及背面生成二氧化硅;
      (82)、在源區(qū)、漏區(qū)、前柵區(qū)、背柵區(qū)上光刻引線孔;
      (83)、淀積金屬,光刻引線,形成源區(qū)金屬引線801、漏區(qū)金屬引線802、前柵區(qū)金屬引線803、背柵區(qū)金屬引線804。
      [0038]實施例三
      請參見圖3,圖3為本發(fā)明實施例的一種具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管的制備方法流程示意圖,以制備溝道長度45nm的具有突變隧穿結的N型UTB-SOI隧穿場效應晶體管為例進行詳細說明,具體步驟如下:
      1、選取UTB-SOI襯底
      該UTB-SOI襯底101的晶向可以是(100 )或者(110 )或者(111 ),此處不做任何限制,另夕卜,該UTB-SOI襯底101的摻雜類型可以為N型,也可以是為P型,摻雜濃度例如為114?1017cm 3,頂層Si的厚度例如為10?20nm。
      [0039]2、淺溝槽隔離形成
      2.1在UTB-SOI襯底上形成第一保護層。
      [0040]首先利用化學氣相沉積(Chemical vapor deposit1n,簡稱CVD)的方法,在UTB-SOI襯底101上連續(xù)生長兩層材料,第一層可以是厚度在2?5nm的二氧化硅(S12)層,第二層可以是厚度在10?30nm的氮化娃(Si3N4)層。
      [0041]2.2光刻淺槽隔離區(qū)
      通過光刻工藝在上述保護層上形成隔離區(qū)。采用濕法刻蝕工藝刻蝕該氮化硅(Si3N4)層,形成隔離區(qū)圖形,再采用干法刻蝕,形成例如深8?16nm的隔離槽;
      2.3填充淺槽隔離槽
      采用CVD方法在750°C下,淀積8-16nm 二氧化硅(S12)材料,將溝槽填滿??梢岳斫獾氖牵摱趸?S12)材料主要用于進行隔離,其可以由多晶硅等其他材料替代,此處不做任何限制。
      [0042]2.4平整表面
      利用化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing,簡稱CMP),去除表面二氧化娃(S12)層,使表面平整。
      [0043]3、形成低慘雜漏區(qū) 3.1離子注入
      光刻N型區(qū)圖形,采用帶膠離子注入方法進行N注入,使N型有源區(qū)摻雜濃度達到I?5X 118Cm 3O
      [0044]3.2雜質激活
      去除光刻膠,在氮氣(N2)氣氛中進行退火,退火溫度為950-1150°C,退火0.5?I分鐘,使離子注入的雜質激活、并且推進漏區(qū)中的雜質,形成低摻雜漏區(qū)。
      [0045]4、形成源區(qū)溝槽
      4.1在該UTB-SOI襯底上形成第二保護層
      利用CVD的方法,在襯底上連續(xù)長兩層材料,第一層為厚度在2?5nm的二氧化硅(S12)層,第二層為厚度在10?30nm的氮化娃(Si3N4)層。
      [0046]4.2光刻P區(qū)溝槽
      光刻P區(qū)溝槽,濕法刻蝕P區(qū)氮化硅(Si3N4)層,形成P區(qū)圖形,干法刻蝕,形成寬30?60nm,深7?20nm的溝槽401。
      [0047]5、形成高摻雜源區(qū)
      5.1溝槽平整化處理
      襯底氧化,使深槽內壁形成0.1?Inm厚度的氧化層,刻蝕槽內氧化層,使槽內壁光滑。
      [0048]5.2選擇性外延形成P型源區(qū)
      利用低壓化學氣相淀積(LPCVD)工藝,在600°C至950°C的溫度,利用選擇性單晶硅外延生長方法進行選擇性外延生長硅材料,同時通入摻雜氣體對源區(qū)進行原位摻雜,并實現(xiàn)摻雜元素的原位激活。
      [0049]該步驟也可選擇其他CVD工藝(諸如超高真空CVD,分子束外延、其他的選擇性外延生長工藝或它們的組合)。
      [0050]基于硅的前氣體包括硅烷(SiH4)、二氯硅烷(DCS)、乙硅烷(Si2H6)、丙硅烷(Si3H8)或其他基于硅的前氣體或它們的組合。并使用諸如HCL的刻蝕氣體來控制Si暴露區(qū)和介質表面之間的選擇性生長。
      [0051]原位摻雜使用諸如乙硼烷(B2H6)的含硼氣體或其他的含有P型摻雜劑的氣體或它們的組合引入P型摻雜劑。
      [0052]5.3平整表面
      利用化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing,簡稱CMP),去除表面二氧化娃(S12)層和氮化硅(Si3N4)層,使表面平整。
      [0053]6、前柵圖形形成
      6.1高K材料層淀積
      利用金屬有機物化學氣相淀積(metal organic chemical vapour deposit1n,M0CVD),在500°C到700°C下,在襯底表面淀積一層高介電常數(shù)材料,厚度為3_5nm。
      [0054]高介電常數(shù)材料可以是HfS1、HfAlO等,
      該步驟也可選擇其他淀積工藝(諸如物理氣相沉積PVD、原子層淀積ALD等)。
      [0055]6.2金屬柵材料淀積
      在襯底表面淀積金屬柵材料,厚度約為5nm。
      [0056]金屬柵材料可以是TiN、TaN, HfN, WNx等 6.3光刻及刻蝕
      光刻形成前柵圖形,利用選擇性刻蝕去除表面部分高K材料和金屬柵材料,形成前柵圖形。
      [0057]7、背柵圖形形成
      7.1金屬柵材料淀積
      在襯底背面派射一層金屬,如Al,厚度為5nm。
      [0058]7.2光刻及刻蝕
      光刻形成背柵圖形,利用濕法刻蝕去除表面部分金屬,形成背柵圖形。
      [0059]8、引線形成
      8.1在表面形成S12
      利用CVD的方法,在表面淀積二氧化硅(S12)層。
      [0060]8.2光刻引線孔
      在源區(qū)、漏區(qū)、前柵區(qū)、背柵區(qū)光刻S12形成引線孔。
      [0061]8.3形成引線
      在襯底表面濺射金屬,合金化形成金屬硅化物,并刻蝕掉表面的金屬;再在襯底表面濺射金屬,光刻引線,最終形成具有突變隧穿結的N型UTB-SOI隧穿場效應晶體管。
      [0062]可以理解的是,如果制作具有突變隧穿結的P型UTB-SOI隧穿場效應晶體管,僅需在本實施例的基礎上將P型溝槽和N型離子注入區(qū)中的摻雜濃度和摻雜類型互換即可實現(xiàn)。
      [0063]實施例四
      請參見圖4,圖4為本發(fā)明實施例的一種具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管的器件結構示意圖,本發(fā)明的具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管包括超薄頂
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