[发明专利]具有锗纳米棒的场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

示例实施例涉及一种具有锗纳米棒作为沟道的场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

传统的场效应晶体管包括位于硅基底上、在源极和漏极之间的硅沟道区，所述硅沟道区作为载流子的移动路径。为了将硅沟道区导通，必须在源极和漏极之间施加预定的栅极电压。结果，装置的速度根据主要载流子(例如，空穴)的迁移率来确定。

采用晶体管的装置的速度取决于硅沟道中主要载流子的迁移率，因此，已经进行了大量的研究来增加主要载流子的迁移率。为了增加主要载流子的迁移率，已经采用了迁移率高于硅的迁移率的锗。

发明内容

示例实施例提供了一种具有锗纳米棒的场效应晶体管，锗纳米棒可以具有适于高速操作的晶体管的改进的迁移率。示例实施例还提供了一种制造具有锗纳米棒的场效应晶体管的方法和制造锗纳米棒的方法。

根据示例实施例，具有Ge纳米棒的场效应晶体管可以包括：栅极氧化物层，位于硅基底上；至少一个Ge纳米棒，埋入在栅极氧化物层中，其中，至少一个Ge纳米棒的两端被暴露；源电极和漏电极，连接到Ge纳米棒的相对侧；栅电极，在源电极和漏电极之间位于栅极氧化物层上。

Ge纳米棒可以包括彼此分开的两个至五个纳米棒。

Ge纳米棒可以具有大约1nm至大约20nm的直径。

沟道区中的Ge纳米棒可以具有圆形或者椭圆形的剖面。

源电极与Ge纳米棒可以形成肖特基势垒结，漏电极与Ge纳米棒可以形成肖特基势垒结，并且源电极和漏电极可以由从由Pt、Ni、Co、V、Yb和Er组成的组中选择的金属形成。

栅极氧化物层可以是介电常数高于氧化硅或氮化硅的介电常数的介电层，并且可以由从由Si₃N₄、Ta₂O₅、HfO₂、Zr₂O₅、Al₂O₃、HfO_xN_y、HfSiO和HfSiON组成的组中选择的一种形成。

栅电极可以包括：第一金属层，由从Ta、TaN和TiN中选择的一种形成；第二金属层，在第一金属层上由多晶硅形成。

根据示例实施例，一种制造场效应晶体管的方法可以包括：在硅基底上形成绝缘层和第一硅层；在第一硅层上顺序形成SiGe层和第二硅层；在硅基底上通过将第一硅层、第二硅层和SiGe层中的Si氧化来形成氧化硅层，并且由SiGe层形成Ge纳米棒。所述方法还可以包括形成接触Ge纳米棒的相对端的源电极和漏电极；在源电极和漏电极之间的用于形成沟道区的区域中形成围绕Ge纳米棒的栅极氧化物层；在栅极氧化物层上形成栅电极。

在第一硅层上顺序地形成第一硅层上的SiGe层和第二硅层的步骤可以被重复两次至五次。

绝缘层可以由蚀刻速率与氧化硅层的蚀刻速率不同的材料形成。

形成源电极和漏电极的步骤可以包括：在用于形成沟道区的区域中形成第一光致抗蚀剂；通过去除用于形成源电极和漏电极的区域中的氧化硅层来暴露Ge纳米棒的两端；在用于形成源电极和漏电极的区域中沉积逸出功大于Ge的逸出功的金属。

形成栅极氧化物层的步骤可以包括：通过去除用于形成沟道区的区域中的氧化硅层来暴露Ge纳米棒；利用介电常数高于氧化硅的介电常数的材料形成围绕Ge纳米棒的栅极氧化物。

所述方法还可以包括在形成栅极氧化物层之前，通过在H₂或D₂气氛下对硅基底进行退火，使得沟道区中的Ge纳米棒的剖面形成为圆形或者椭圆形形状。

在栅极氧化物层上形成栅电极的步骤可以包括形成由从Ta、TaN和TiN中选择的一种形成的第一金属层以及在第一金属层上形成由多晶硅形成的第二金属层。

SiGe层可以具有Si_1-xGe_x的组成，其中，0.1＜x＜0.5。

栅极氧化物层可以由氧化硅形成，在栅极氧化物层上形成栅电极的步骤可以包括形成多晶硅层。

附图说明

从结合附图进行的以下详细描述中，示例实施例将变得更加清楚。图1至图10表示这里描述的非限制性的示例实施例。

图1是根据示例实施例的具有Ge纳米棒的场效应晶体管的剖视图；

图2至图10是示出根据示例实施例的具有Ge纳米棒的场效应晶体管的制造方法的透视图。

具体实施方式