專利名稱：垂直溝道的隧穿晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種隧穿場效應(yīng)晶體管的制造方法， 特別涉及一種源極采用窄禁帶寬度材料的垂直溝道的隧穿晶體管的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，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)體芯片的集成度以每18個月翻一番的速度增長?？墒请S著半導(dǎo)體芯片集成度的不斷增加，MOS晶體管的溝道長度也在不斷的縮短，當(dāng)MOS晶體管的溝道長度變得非常短時，短溝道效應(yīng)會使半導(dǎo)體芯片性能劣化，甚至無法正常工作。垂直溝道的隧穿晶體管是一種漏電流非常小的晶體管，可以進(jìn)一步縮小電路的尺寸、降低電壓，大大降低芯片的功耗。垂直溝道的隧穿晶體管的溝道長度通常由硅臺刻蝕、 離子注入或者外延工藝來決定，而不像傳統(tǒng)的平面溝道的MOS晶體管那樣是通過光刻來定義，因而無需借助復(fù)雜的光刻手段就可以很容易的實現(xiàn)短溝道器件的制作，其工藝和平面溝道的MOS晶體管技術(shù)也完全兼容。常見的硅臺工藝中，通常是先采用刻蝕技術(shù)形成硅臺， 然后采用注入的方式形成溝道，由于注入的結(jié)深不容易控制，因而會使得溝道的長度也難以控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種垂直溝道的隧穿晶體管的制造方法，以便能夠更好地控制器件的溝道長度。本發(fā)明提出的垂直溝道的隧穿晶體管的制造方法，包括如下步驟 提供一個半導(dǎo)體襯底；
在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一種絕緣薄膜；
刻蝕所述第一種絕緣薄膜形成圖形；
在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成具有第一種摻雜類型的摻雜區(qū)；
刻蝕所述半導(dǎo)體襯底形成凹槽；
覆蓋所述凹槽與第一種絕緣薄膜，形成第二種絕緣薄膜；
覆蓋所述第二種絕緣薄膜，形成第一種導(dǎo)電薄膜；
刻蝕所述第一種導(dǎo)電薄膜、第二種絕緣薄膜形成器件的柵極結(jié)構(gòu)；
在上述結(jié)構(gòu)上淀積氮化硅薄膜，并刻蝕所述氮化硅薄膜形成柵極保護(hù)層；
沿著氮化硅薄膜的邊墻刻蝕所述第一種絕緣薄膜露出襯底；
刻蝕露出的襯底形成用于后續(xù)生長材料的區(qū)域；
在上述結(jié)構(gòu)上選擇性生長窄禁帶寬度材料；
通過離子注入對所述窄禁帶寬度材料進(jìn)行第二種摻雜類型的摻雜；
刻蝕所述氮化硅薄膜形成柵極側(cè)墻；
淀積第三種絕緣薄膜形成器件的鈍化層；刻蝕所述第三種絕緣薄膜形成接觸孔；
淀積第二種導(dǎo)電薄膜并刻蝕所述第二種導(dǎo)電薄膜形成電極。進(jìn)一步地，所述的半導(dǎo)體襯底為硅或者為絕緣體上的硅(S0I)。所述的第一種、第三種絕緣薄膜為氧化硅或者氮化硅。所述的第二種絕緣薄膜為氧化硅或者為HfO2等高介電常數(shù)材。所述的第一種導(dǎo)電薄膜為摻雜的多晶硅，其摻雜類型為η型摻雜或者為ρ型摻雜。 所述的第二種導(dǎo)電薄膜為金屬鋁、金屬鎢或者為其它金屬導(dǎo)電材料。所述的第一種摻雜類型為η型，所述的第二種摻雜類型為P型。所述的窄禁帶寬度材料為SiGe。采用本發(fā)明所提出的垂直溝道的型隧穿晶體管的制造方法，可以精確地控制溝道的長度，工藝過程簡單，易于控制，降低了生產(chǎn)成本。


圖1-11為本發(fā)明所提出的垂直溝道的隧穿晶體管的制造方法的一個實施例的工藝流程圖。其中，圖3、圖5、圖11分別為圖2、圖4、圖10所示結(jié)構(gòu)的A向視圖。
具體實施例方式下面將參照附圖對本發(fā)明的示例性實施方式作詳細(xì)說明。在圖中，為了方便說明， 放大了層和區(qū)域的厚度，所示大小并不代表實際尺寸。盡管這些圖并不能完全準(zhǔn)確地反映出實際的尺寸，它們還是完整的反映了區(qū)域和組成元件之間的相互位置，特別是組成元件之間的上下和相鄰關(guān)系。參考圖是本發(fā)明的理想化實施例的示意圖，本發(fā)明所示的實施例不應(yīng)該被認(rèn)為僅限于圖中所示區(qū)域的特定形狀，而是包括所得到的形狀，比如制造引起的偏差。例如刻蝕得到的曲線通常具有彎曲或圓潤的特點，但在本發(fā)明實施例中，均以矩形表示，圖中的表示是示意性的，但這不應(yīng)該被認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。同時在下面的描述中，所使用的術(shù)語晶片和襯底可以理解為包括正在工藝加工中的半導(dǎo)體晶片，可能包括在其上所制備的其它薄膜層。首先，在提供的硅襯底201上采用旋涂或者氧化的方法生長一層二氧化硅薄膜 202，接著在二氧化硅薄膜202上淀積一層光刻膠302，并掩膜、曝光、顯影形成圖形，然后刻蝕氧化硅薄膜202形成圖形，并進(jìn)行高能量的離子注入在襯底201內(nèi)形成η型摻雜區(qū)203， 如圖1所示。接下來，沿著二氧化硅薄膜202的邊墻刻蝕硅襯底201形成凹槽，如圖2所示。其中圖3為圖2所示結(jié)構(gòu)剝除光刻膠后的A向視圖。剝除光刻膠301后，淀積一層高介電常數(shù)材料層204，比如為HfO2,然后繼續(xù)淀積一層摻雜的多晶硅205，接著通過光刻、刻蝕工藝形成器件柵極結(jié)構(gòu)，如圖4所示，圖5為圖 4所示結(jié)構(gòu)的A向視圖。接下來，淀積一層氮化硅薄膜，并刻蝕氮化硅薄膜形成柵極保護(hù)層206，如圖6所示。接著，沿著氮化硅保護(hù)層206的邊墻刻蝕二氧化硅薄膜202露出襯底201，并繼續(xù)刻蝕襯底201形成后續(xù)需要生長材料的區(qū)域。如7所示。
接下來，選擇性地生長SiGe材料，并進(jìn)行ρ型離子注入形成器件的源區(qū)207，如圖 8所示。然后刻蝕氮化硅保護(hù)層206形成柵極側(cè)墻結(jié)構(gòu)，如圖9所示。最后，淀積一層絕緣材料208，絕緣材料可以為氧化硅或者氮化硅。再淀積一層光刻膠，然后通過掩膜、曝光、刻蝕的方法形成通孔。接著再淀積一層金屬，可以為鋁，或為鎢， 然后刻蝕所淀積的金屬形成器件的源極電極210、漏極電極211和柵極電極212，如圖10所示，圖11為圖10所示結(jié)構(gòu)的A向視圖。如上所述，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，還可以構(gòu)成許多有很大差別的實施例。應(yīng)當(dāng)理解，除了如所附的權(quán)利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說明書中所述的具體實例。
權(quán)利要求
1.一種垂直溝道的隧穿晶體管的制造方法，其特征在于具體步驟為 提供一個半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一種絕緣薄膜；刻蝕所述第一種絕緣薄膜形成圖形；在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成具有第一種摻雜類型的摻雜區(qū)；刻蝕所述半導(dǎo)體襯底形成凹槽；覆蓋所述凹槽與第一種絕緣薄膜，形成第二種絕緣薄膜；覆蓋所述第二種絕緣薄膜，形成第一種導(dǎo)電薄膜；刻蝕所述第一種導(dǎo)電薄膜、第二種絕緣薄膜形成器件的柵極結(jié)構(gòu)；覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)形成柵極保護(hù)層；刻蝕所述第一種絕緣薄膜露出襯底；刻蝕露出的襯底形成用于后續(xù)生長材料的區(qū)域；選擇性生長窄禁帶寬度材料；通過離子注入對所述窄禁帶寬度材料進(jìn)行第二種摻雜類型的摻雜；刻蝕所述柵極保護(hù)層形成柵極側(cè)墻；淀積第三種絕緣薄膜形成器件的鈍化層；刻蝕所述第三種絕緣薄膜形成接觸孔；淀積第二種導(dǎo)電薄膜；刻蝕所述第二種導(dǎo)電薄膜形成電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧穿晶體管的制造方法，其特征在于，所述的半導(dǎo)體襯底為硅或者為絕緣體上的硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧穿晶體管的制造方法，其特征在于，所述的第一種、第三種絕緣薄膜為氧化硅或者氮化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧穿晶體管的制造方法，其特征在于，所述的第二種絕緣薄膜為氧化硅或者為HfO2高介電常數(shù)材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧穿晶體管的制造方法，其特征在于，所述的柵極保護(hù)層由氮化硅材料形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧穿晶體管的制造方法，其特征在于，所述的第一種摻雜類型為η型，所述的第二種摻雜類型為ρ型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧穿晶體管的制造方法，其特征在于，所述的第一種導(dǎo)電薄膜為摻雜的多晶硅，其摻雜類型為η型摻雜或者為P型摻雜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧穿晶體管的制造方法，其特征在于，所述的第二種導(dǎo)電薄膜為金屬鋁或金屬鎢。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧穿晶體管的制造方法，其特征在于，所述的窄禁帶寬度材料為SiGe0
全文摘要
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垂直溝道的隧穿晶體管的制造方法。圍柵型的柵極結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了柵極的控制能力，窄禁帶寬度材料的源極使得器件的驅(qū)動電流得到提升。采用本發(fā)明所提出的垂直溝道的型隧穿晶體管的制造方法，可以精確地控制溝道的長度，工藝過程簡單，易于控制，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號H01L21/336GK102403233SQ201110410898
公開日2012年4月4日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者劉偉, 孫清清, 張衛(wèi), 林曦, 王鵬飛 申請人:復(fù)旦大學(xué)