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一種半導體器件及其制造方法_4

文檔序號:8432425閱讀:來源:國知局
例的半導體器件的制造方法,能夠將隧道場效應晶體管的制造工藝 與標準的CMOS工藝兼容,可以簡化工藝、降低成本。
[0087] 圖4示出了本發(fā)明實施例提出的一種半導體器件的制造方法的一種示意性流程 圖,用于簡要示出該方法的典型流程。具體包括:
[0088] 步驟SlOl :提供包括嵌入式絕緣層的半導體襯底,在所述半導體襯底位于所述嵌 入式絕緣層之上的部分中形成隧道場效應晶體管的源極、漏極以及位于所述源極與所述漏 極之間的絕緣體;
[0089] 步驟S102 :在所述半導體襯底之上形成硬掩膜層,在所述硬掩膜層中刻蝕形成暴 露出所述源極的一部分以及所述絕緣體的一部分的溝槽,并刻蝕去除所述源極和所述絕緣 體位于所述溝槽內的部分的一部分以及所述嵌入式絕緣層位于所述溝槽下方的部分,以定 義溝道區(qū)域;
[0090] 步驟S103 :在所述溝道區(qū)域內形成環(huán)繞所述源極與所述絕緣體的第一半導體層 以及覆蓋所述半導體襯底的第二半導體層;
[0091] 步驟S104 :形成環(huán)繞所述第一半導體層的第一柵極介電層以及覆蓋所述第二半 導體層的第二柵極介電層,并形成環(huán)繞所述第一柵極介電層的柵極;
[0092] 步驟S105 :去除所述硬掩膜層。
[0093] 本發(fā)明已經通過上述實施例進行了說明,但應當理解的是,上述實施例只是用于 舉例和說明的目的,而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內。此外本領域技術人 員可以理解的是,本發(fā)明并不局限于上述實施例,根據(jù)本發(fā)明的教導還可以做出更多種的 變型和修改,這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內。本發(fā)明的保護范圍由 附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。
【主權項】
1. 一種半導體器件,其特征在于,包括半導體襯底以及位于所述半導體襯底內的嵌入 式絕緣層,還包括位于所述半導體襯底上的隧道場效應晶體管;其中, 所述隧道場效應晶體管包括位于所述嵌入式絕緣層之上的源極和漏極以及位于所述 源極和所述漏極之間的絕緣體,還包括環(huán)繞所述源極與所述絕緣體的相鄰區(qū)域的第一半導 體層、環(huán)繞所述第一半導體層的第一柵極介電層以及環(huán)繞所述第一柵極介電層的柵極,其 中,所述第一半導體層、所述柵極介電層與所述柵極低于所述源極和所述絕緣體的部分位 于所述嵌入式絕緣層內。
2. 如權利要求1所述的半導體器件,其特征在于,所述隧道場效應晶體管還包括位于 所述柵極與所述半導體襯底之間的第二柵極介電層以及位于所述第二柵極介電層與所述 半導體襯底之間的第二半導體層。
3. 如權利要求2所述的半導體器件,其特征在于,所述第二柵極介電層與所述第一柵 極介電層的材料相同,所述第二半導體層與所述第一半導體層的材料相同。
4. 如權利要求1至3任一項所述的半導體器件,其特征在于,所述源極為N+摻雜的硅, 所述漏極為P+摻雜的娃;或者,所述源極為P+摻雜的娃,所述漏極為N+摻雜的娃。
5. 如權利要求4所述的半導體器件,其特征在于,所述源極和所述漏極的摻雜濃度為 lE19_lE21atom/cm3。
6. 如權利要求1至3任一項所述的半導體器件,其特征在于,所述第一半導體層的材料 包括娃、鍺娃、鍺或砷化銦。
7. 如權利要求6所述的半導體器件,其特征在于,所述第一半導體層的厚度為10 A -500 A。
8. 如權利要求1至3任一項所述的半導體器件,其特征在于,所述第一柵極介電層的材 料包括氧化硅、氮氧化硅或高k介電層,其中所述高k介電層包括氧化鉿、氧化鋯和氧化鑭 中的一種或兩種以上的組合。
9. 如權利要求1至3任一項所述的半導體器件,其特征在于,所述柵極的材料包括 N-摻雜的多晶硅或P-摻雜的多晶硅,和/或,所述柵極的摻雜濃度為lE19-lE21atom/cm3。
10. -種半導體器件的制造方法,其特征在于,所述方法包括: 步驟SlOl :提供包括嵌入式絕緣層的半導體襯底,在所述半導體襯底位于所述嵌入式 絕緣層之上的部分中形成隧道場效應晶體管的源極、漏極以及位于所述源極與所述漏極之 間的絕緣體; 步驟S102 :在所述半導體襯底之上形成硬掩膜層,在所述硬掩膜層中刻蝕形成暴露出 所述源極的一部分以及所述絕緣體的一部分的溝槽,并刻蝕去除所述源極和所述絕緣體位 于所述溝槽內的部分的一部分以及所述嵌入式絕緣層位于所述溝槽下方的部分,以定義溝 道區(qū)域; 步驟S103 :在所述溝道區(qū)域內形成環(huán)繞所述源極與所述絕緣體的第一半導體層以及 覆蓋所述半導體襯底的第二半導體層; 步驟S104:形成環(huán)繞所述第一半導體層的第一柵極介電層以及覆蓋所述第二半導體 層的第二柵極介電層,并形成環(huán)繞所述第一柵極介電層的柵極; 步驟S105 :去除所述硬掩膜層。
11. 如權利要求10所述的半導體器件的制造方法,其特征在于,在所述步驟SlOl中,形 成所述源極和所述漏極的方法包括:進行N+離子注入以形成源極,進行P+離子注入以形成 漏極;或,進行P+離子注入以形成源極,進行N+離子注入以形成漏極。
12. 如權利要求11所述的半導體器件的制造方法,其特征在于,在所述步驟SlOl中,所 述N+離子注入與所述P+離子注入的摻雜濃度為lE19-lE21atom/cm 3。
13. 如權利要求10所述的半導體器件的制造方法,其特征在于,在所述步驟S103中,形 成所述第一半導體層以及所述第二半導體層的方法為外延生長法。
14. 如權利要求10所述的半導體器件的制造方法,其特征在于,所述第一半導體層和 所述第二半導體層的材料包括硅、鍺硅、鍺或砷化銦;和/或,所述第一半導體層和所述第 二半導體層的厚度為10 A -500 A。
15. 如權利要求10所述的半導體器件的制造方法,其特征在于,在所述步驟S104中,所 述第一柵極介電層和所述第二柵極介電層的材料包括氧化硅、氮氧化硅或高k介電層,其 中所述高k介電層包括氧化鉿、氧化鋯和氧化鑭中的一種或兩種以上的組合。
16. 如權利要求10至15任一項所述的半導體器件的制造方法,其特征在于,在所述步 驟S104中,形成柵極的方法包括: 形成環(huán)繞所述第一柵極介電層的柵極材料層,其中,所述柵極材料層填充所述第一柵 極介電層和所述第二柵極介電層之間的區(qū)域; 對所述柵極材料層進行化學機械拋光以形成所述柵極。
17. 如權利要求16所述的半導體器件的制造方法,其特征在于,所述柵極材料 層包括N-摻雜的多晶硅或P-摻雜的多晶硅;和/或,所述柵極材料層的摻雜濃度為 lE19_lE21atom/cm3。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導體器件及其制造方法,涉及半導體技術領域。本發(fā)明的半導體器件包括隧道場效應晶體管,該隧道場效應晶體管中包括環(huán)繞源極與絕緣體的相鄰區(qū)域的第一半導體層、環(huán)繞所述第一半導體層的第一柵極介電層以及環(huán)繞所述第一柵極介電層的柵極。本發(fā)明的半導體器件,由于隧道場效應晶體管包括環(huán)繞源極與絕緣體的相鄰區(qū)域并位于源極與第一柵極介電層之間的第一半導體層,因此可以形成大的隧道路徑區(qū)域,獲得大的亞閾值擺幅以及大的開啟電流和關斷電流的比值,提高隧道場效應晶體管的性能,進而提高半導體器件的性能。本發(fā)明的半導體器件的制造方法,用于制造上述半導體器件,制得的半導體器件同樣具有上述優(yōu)點。
【IPC分類】H01L29-10, H01L21-336, H01L29-78
【公開號】CN104752501
【申請?zhí)枴緾N201310738813
【發(fā)明人】陳勇
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月27日
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