一种自对准GaAs-PMOS器件结构的制作方法
【专利摘要】本发明公布了一种自对准GaAs沟道PMOS器件结构，其结构如下：一N型砷化镓沟道层；一在该N型砷化镓沟道层源端上的InGaP刻蚀截止层；一在该InGaP刻蚀截止层上的P型GaAs欧姆接触层；一在该P型GaAs欧姆接触层上形成的源端金属电极；一在该N型砷化镓沟道层与源端材料层上的氧化铝介质层；一在该氧化铝介质层上形成的栅金属电极；一在该N型砷化镓沟道层上形成的P型欧姆接触区域；一在该P型欧姆接触区域上形成的漏端金属电极。
【专利说明】
一种自对准GaAs-PMOS器件结构
技术领域
[0001]本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种自对准砷化镓PMOS器件结构，应用于高性能II1-V族半导体CMOS技术。
【背景技术】
[0002]m- V化合物半导体材料相对硅材料而言，具有高载流子迀移率、大的禁带宽度等优点，而且在热学、光学和电磁学等方面都有很好的特性。缺乏与NMOS器件相匹配的PMOS器件一直是II1-V族半导体在大规模CMOS集成电路中的应用的主要障碍之一。最新研究报道表明:源漏寄生电阻大是影响II1-V PMOS器件性能提升的一个重要因素。因此，需要一种新的途径在II1-V族半导体器件结构上实现自对准的PMOS器件，降低PMOS器件的源漏寄生电阻，提高器件性能，以满足高性能II1-V族半导体CMOS技术的要求。
【发明内容】
[0003](一)要解决的技术问题
[0004]本发明的主要目的是提供一种自对准砷化镓PMOS器件结构，以实现以砷化镓为沟道材料的自对准PMOS器件，实现与高电子迀移率为沟道材料的111 - V族半导体匪OS器件相匹配，满足高性能II1-V族半导体CMOS技术的要求。
[0005](二)技术方案
[0006]为达到上述目的，本发明提供了一种自对准砷化镓PMOS器件结构。其结构依次为:
[0007]一 N型砷化镓沟道层；
[0008]一在该N型砷化镓沟道层源端上的InGaP刻蚀截止层；
[0009]一在该InGaP刻蚀截止层上的P型GaAs欧姆接触层；
[0010]—在该P型GaAs欧姆接触层上形成的源端金属电极；
[0011 ] 一在该N型砷化镓沟道层与源端材料层上的氧化铝介质层；
[0012]—在该氧化铝介质层上形成的栅金属电极；
[0013]—在该N型砷化镓沟道层上形成的P型欧姆接触区域；
[0014]—在该P型欧姆接触区域上形成的漏端金属电极。
[0015]在上述方案中，所述的InGaP刻蚀截止层是N型掺杂，掺杂浓度为3X 117CnT3;
[0016]在上述方案中，所述的InGaP刻蚀截止层厚度为2纳米；
[0017]在上述方案中，所述的InGaP刻蚀介质层厚度、栅介质厚度和栅金属宽度决定了PMOS器件的实际栅长；
[0018]在上述方案中，所述的P型GaAs欧姆接触层的厚度为100纳米；
[0019]在上述方案中，所述的源端欧姆接触层和InGaP刻蚀截止层的刻蚀角度为80-85度；
[0020]在上述方案中，所述的栅金属电极为刻蚀而成的侧墙结构。
[0021](三)有益效果
[0022]从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果:
[0023]本发明提供的一种GaAs沟道PMOS器件结构，利用GaAs欧姆接触层和InGaP刻蚀截止层的陡直性刻蚀面，实现栅介质和栅金属的陡直刻蚀面上的集成;通过栅金属在陡直刻蚀面通过侧墙工艺的集成，实现器件栅长的有效控制;通过漏端自对准离子注入，实现漏端寄生电阻的降低;所以发明这种GaAs沟道PMOS器件结构，可以实现在GaAs沟道PMOS器件上的栅长缩小和源漏寄生电阻的两大功效，从而满足高性能II1-V族半导体CMOS技术的要求。
【附图说明】
[0024]图1是本发明提供的GaAs沟道自对准PMOS器件结构的示意图；
[0025]图2是本发明提供的GaAs沟道自对准PMOS器件结构的实施例图；
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图2，对本发明进一步详细说明。
[0027]如图2所示，本实施例提供了一种砷化镓沟道自对准PMOS器件结构。其结构依次为:
[0028]一 N型砷化镓沟道层(201);
[0029]一在该N型砷化镓沟道层源端上的InGaP刻蚀截止层(202)；
[0030]一在该InGaP刻蚀截止层(202)上的P型GaAs欧姆接触层(203);
[0031]一在该P型GaAs欧姆接触层(203)上形成的源端金属电极(206)；
[0032]一在该N型砷化镓沟道层与源端材料层上的氧化铝介质层(204);
[0033]一在该氧化铝介质层(204)上形成的栅金属电极(205);
[0034]一在该N型砷化镓沟道层(201)上形成的P型欧姆接触区域(201-D);
[0035]一在该P型欧姆接触区域(201 -D)上形成的漏端金属电极(206)。
[0036]在本实施例中，所述的砷化镓沟道层是在半绝缘砷化镓衬底上采用MBE或者MBE生长的，生长沟道层之前，对半绝缘砷化镓衬底进行表面清洗；
[0037]在本实施例中，砷化镓沟道的厚度为100纳米；
[0038]在本实施例中，所述的InGaP刻蚀截止层是N型掺杂，掺杂杂质为硅，掺杂浓度为3XlO17Cm-3;
[0039]在本实施例中，所述的InGaP刻蚀截止层厚度为2纳米；
[0040]在本实施例中，所述的P型GaAs欧姆接触层的厚度为100纳米；
[0041]在本实施例中，所述的源端欧姆接触层和InGaP刻蚀截止层的刻蚀角度为80-85度；
[0042]在本实施例中，所述的氧化铝介质厚度为3纳米；
[0043]在本实施例中，所述的栅金属为钨金属，采用溅射的方法集成到该结构中，并采用ICP刻蚀的方法形成侧墙结构；
[0044]在本实施例中，所述的漏端离子注入区(101-D)采用离子注入方法在漏端形成，注入边缘与栅金属边缘对齐；
[0045]在本实施例中，所述的InGaP刻蚀介质层厚度、栅介质厚度和栅金属宽度决定了PMOS器件的实际栅长；
[0046]在本实施例中，所述的源漏金属电极采用电子束蒸发方式在P型的砷化镓材料上沉积而成，金属层为Pt/Ti/Pt/Au。
[0047]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种自对准GaAs沟道PMOS器件结构，其结构如下: 一 N型砷化镓沟道层； 一在该N型砷化镓沟道层源端上的InGaP刻蚀截止层； 一在该InGaP刻蚀截止层上的P型GaAs欧姆接触层； 一在该P型GaAs欧姆接触层上形成的源端金属电极； 一在该N型砷化镓沟道层与源端材料层上的氧化铝介质层； 一在该氧化铝介质层上形成的栅金属电极； 一在该N型砷化镓沟道层上形成的P型欧姆接触区域； 一在该P型欧姆接触区域上形成的漏端金属电极。2.根据权利要求1所述的一种自对准GaAs沟道PMOS器件结构，其特征在于该InGaP刻蚀截止层是N型掺杂，掺杂浓度为3 X 117Cnf3。3.根据权利要求1所述的一种自对准GaAs沟道PMOS器件结构，其特性在于该InGaP刻蚀截止层厚度为2纳米。4.根据权利要求1所述的一种自对准GaAs沟道PMOS器件结构，其特征在于该InGaP刻蚀介质层厚度、栅介质厚度和栅金属宽度决定了该器件的实际栅长。5.根据权利要求1所述的一种自对准GaAs沟道PMOS器件结构，其特征在于该P型GaAs欧姆接触层的厚度为100纳米。6.根据权利要求1所述的一种自对准GaAs沟道PMOS器件结构，其特征在于该P型GaAs欧姆接触层的刻蚀角度为80-85度。7.根据权利要求1所述的一种自对准GaAs沟道PMOS器件结构，其特征在于该栅金属电极为刻蚀而成的侧墙结构。
【文档编号】H01L29/78GK106024904SQ201610613952
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】王勇, 王瑛, 丁超
【申请人】东莞华南设计创新院, 广东工业大学