半导体器件及其制造方法及包括该器件的电子设备与流程

文档序号:12370288阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种半导体器件,包括:

衬底;

依次叠置在衬底上且彼此邻接的第一源/漏层、沟道层和第二源/漏层,其中,第一源/漏层与沟道层之间以及沟道层与第二源/漏层具有由掺杂浓度突变定义的界面;以及

绕沟道层的外周形成的栅堆叠。

2.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,掺杂浓度突变从第一或第二源/漏层到沟道层由高变低,其变化量级为10-1000倍每10纳米。

3.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,栅堆叠自对准于沟道层。

4.根据权利要求3所述的半导体器件,其中,沟道层的外周相对于第一、第二源/漏层的外周向内凹入,栅堆叠嵌于沟道层的外周相对于第一、第二源/漏层的外周形成的凹入中。

5.根据权利要求4所述的半导体器件,还包括:

在衬底上形成的隔离层,其中隔离层的顶面处于沟道层的顶面与底面之间。

6.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,沟道层与第一、第二源/漏层包括相同的半导体材料。

7.根据权利要求6所述的半导体器件,其中,第一、第二源/漏层包括重掺杂的硅,且沟道层包括轻掺杂或未掺杂的硅。

8.根据权利要求7所述的半导体器件,其中,第一源/漏层和第二源/漏层中的掺杂浓度为1E18-1E21cm-3,沟道层中的掺杂浓度为1E15-1E19cm-3

9.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,沟道层包括单晶半导体材料。

10.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,第一源/漏层、沟道层和第二源/漏层分别是外延生长的半导体层。

11.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,栅堆叠包括依次叠置的栅介质层、功函数调节层和栅导体层,栅介质层、功函数调节层和栅导体层中至少之一带应力。

12.根据权利要求11所述的半导体器件,其中,对于n型器件,栅介质层、功函数调节层和栅导体层的总应力为压应力;对于p型器件,栅介质层、功函数调节层和栅导体层的总应力为拉应力。

13.根据权利要求12所述的半导体器件,其中,对于n型器件,沟道中沿源漏方向的总应力为拉应力;对于p型器件,沟道中沿源漏方向的总应力为压应力。

14.一种制造半导体器件的方法,包括:

在衬底上设置第一半导体层;

在第一半导体层上形成第二半导体层,其中在第一半导体层与第二半导体层之间存在由掺杂浓度突变定义的界面;

在第二半导体层上形成第三半导体层,其中在第二半导体层与第三半导体层之间存在由掺杂浓度突变定义的界面;

在第一半导体层、第二半导体层和第三半导体层中限定该半导体器件的有源区;以及

绕第二半导体层的外周形成栅堆叠。

15.根据权利要求14所述的方法,其中,掺杂浓度突变从第一或第二半导体层到第二半导体层由高变低,其变化量级为10-1000倍每10纳米。

16.根据权利要求14所述的方法,其中,第一、第二和第三半导体层包括相同的半导体材料。

17.根据权利要求16所述的方法,其中,第一、第三半导体层包括重掺杂的硅,且第二半导体层包括轻掺杂或未掺杂的硅。

18.根据权利要求17所述的方法,其中,第一、第三半导体层中的掺杂浓度为1E18-1E21cm-3,第二半导体层中的掺杂浓度为1E15-1E19cm-3

19.根据权利要求14所述的方法,其中,形成各半导体层包括外延生长。

20.根据权利要求19所述的方法,其中,通过低温外延生长工艺,优选地在500℃-800℃的温度范围内,进行外延生长。

21.根据权利要求20所述的方法,该方法还包括:在外延生长同时进行原位掺杂。

22.根据权利要求14所述的方法,还包括:

相对于第一半导体层和第三半导体层,选择性刻蚀第二半导体层,使第二半导体层的至少一部分外周相对于第一半导体层和第三半导体层的外周凹入。

23.根据权利要求22所述的方法,其中,形成栅堆叠包括:

在第二半导体层的外周相对于第一、第三半导体层的外周形成的凹入中,形成牺牲栅;

在衬底上有源区的周围形成隔离层,其中隔离层的顶面处于第二半导体层的顶面与底面之间;

去除牺牲栅;

在隔离层上依次形成栅介质层和栅导体层;以及

回蚀栅导体层,使得栅导体层在所述凹入之外的部分的顶面低于第二半导体层的顶面。

24.根据权利要求22所述的方法,其中,选择性刻蚀第二半导体层包括:

从第二半导体层的外周向第二半导体层的一部分中驱入掺杂剂;以及

选择性刻蚀第二半导体层中驱入有掺杂剂的部分。

25.根据权利要求24所述的方法,其中,驱入掺杂剂包括:

在限定了有源区之后的第一半导体层、第二半导体层和第三半导体层的侧壁上形成掺杂剂源层,其中,掺杂剂源层中的掺杂剂类型与第一半导体层和第三半导体层的掺杂类型相反;

通过热退火工艺,使掺杂剂源层中的掺杂剂驱入第一半导体层、第二半导体层和第三半导体层中,其中,驱入第一半导体层和第三半导体层中的掺杂剂不会使得第一半导体层和第三半导体层的掺杂类型反转,

其中,热退火工艺使得第一半导体层与第二半导体层之间的掺杂浓度突变界面推进到第二半导体层中,且使第二半导体层与第三半导体层之间的掺杂浓度突变界面推进到第二半导体层中,

其中,第二半导体层中所述界面之间的部分的外周相对于第一、第三半导体层的外周凹入。

26.根据权利要求14所述的方法,该方法还包括:进行热退火工艺,以激活第一半导体层和第三半导体层中的掺杂剂,

其中,热退火工艺使得第一半导体层与第二半导体层之间的掺杂浓度突变界面推进到第二半导体层中,且使第二半导体层与第三半导体层之间的掺杂浓度突变界面推进到第二半导体层中。

27.一种电子设备,包括由如权利要求1~13中任一项所述的半导体器件形成的集成电路。

28.根据权利要求27所述的电子设备,还包括:与所述集成电路配合的显示器以及与所述集成电路配合的无线收发器。

29.根据权利要求27所述的电子设备,其中,所述电子设备包括智能电话、计算机、平板电脑、可穿戴智能设备、移动电源。

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