一种硅基锗纳米鳍状结构的制作方法

文档序号:12066070阅读:250来源:国知局

本发明属于集成电路工艺制造技术领域,具体涉及一种硅基锗纳米鳍状结构。



背景技术:

随着CMOS技术的不断进步,通过缩小特征尺寸,MOS器件的特性不断提升。但是在7纳米技术节点以后,硅基半导体面临诸多挑战:迁移率退化、源漏穿通漏电、热载流子效应等等。其中迁移率退化是影响集成电路速度提升的主要难点。为此,新型的沟道材料和器件结构被认为是推进硅基MOS器件继续提升性能的关键。锗材料的电子迁移率和空穴迁移率都优于硅,与硅基半导体工艺兼容性好,从而被广泛关注。目前,硅基鳍状结构的MOSFET器件已经广泛应用于CMOS技术中,在硅基半导体材料中集成锗纳米鳍状结构成为实现硅基锗沟道鳍状场效应晶体管的关键。



技术实现要素:

为解决以上问题,本发明提供了一种硅基锗纳米鳍状结构。该结构主要利用硅基上的纳米尺寸二氧化硅槽和氮化硅侧墙结构实现高深宽比的槽,再利用外延生长生长硅锗缓冲层的优势,在该二氧化硅槽中,实现硅锗材料生长,最后实现纯的锗材料生长。从而达到锗纳米鳍状结构的硅基集成,为硅基锗MOSFET器件的制作提供结构和材料保障。

技术方案

本发明提出的一种硅基锗纳米鳍状结构,该结构具体包括:

一P型掺杂的硅基衬底;

一150纳米宽的二氧化硅槽;

一在二氧化硅槽中形成的氮化硅侧墙;

一在二氧化硅槽中生长的硅锗缓冲层;

一在硅锗缓冲层上生长的锗纳米鳍状结构。

在本技术方案中,P型掺杂的硅基半导体材料的掺杂浓度为1×1018cm-3

在本技术方案中,二氧化硅槽是在厚度为300纳米的二氧化硅介质上,采用ICP刻蚀方法刻蚀而成的,该二氧化硅槽的侧壁陡直度大于80度。

在本技术方案中,氮化硅侧墙的形成过程为:采用PECVD的方法在槽内沉积50-70纳米厚的氮化硅介质,然后采用ICP刻蚀的方法,对生长好的介质进行刻蚀,最后在二氧化硅槽内形成30-50纳米的氮化硅侧墙。

在本技术方案中,在二氧化硅槽内生长的硅锗缓冲层的厚度为100纳米。

在本技术方案中,在硅锗缓冲层上生长的锗材料层厚度为250纳米。

有益效果

本发明通过在硅基半导体材料上制备二氧化硅高深宽比槽,然后采用超高真空化学汽相沉积的方法,首先在槽内生长硅锗缓冲层,然后生长高质量的锗鳍状结构,为解决硅基外延高质量锗材料提供了一种有效方法,本发明制作简单,成本低,与现代硅基CMOS技术兼容,适应于22纳米技术节点以后锗沟道CMOS器件的制备技术。

附图说明

图1为本发明实施例提出的硅基锗纳米鳍状结构图。

其中,101为硅衬底,102为二氧化硅层,103为氮化硅侧墙,104为硅锗缓冲层,105为锗鳍状结构层。

具体实施方法

下面通过具体实施例对本发明进一步进行描述

一种硅基锗纳米鳍状结构,该结构具体包括:

一8英寸P型掺杂的硅基衬底片;

一在该8英寸硅片上制作完成的150纳米宽、300纳米深的二氧化硅槽;

一在该150纳米宽的二氧化硅槽中形成的两边各50纳米厚的氮化硅侧墙,使得二氧化硅槽的宽度缩短至50纳米宽;

一在该50纳米宽的二氧化硅槽中生长的100纳米厚的硅锗缓冲层;

一在硅锗缓冲层上生长的厚度为250纳米的锗纳米鳍状结构。

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