一种设备包括含有具有第一晶格结构的沟道材料的器件，所述沟道材料位于由阱材料构成的阱上，所述阱材料具有匹配晶格结构，所述阱处于具有第二晶格结构的缓冲材料内，所述第二晶格结构不同于所述第一晶格结构。一种方法包括在缓冲材料内形成沟槽；在所述沟槽内形成n型阱材料，所述n型阱材料具有不同于所述缓冲材料的晶格结构的晶格结构；以及形成n型晶体管。一种系统包括具有处理器的计算机，所述处理器包括互补金属氧化物半导体电路，所述电路包括具有沟道材料的n型晶体管，所述沟道材料具有第一晶格结构，并且处于设置在缓冲材料内的阱上，所述缓冲材料具有不同于第一晶格结构的第二晶格结构，所述n型晶体管耦合至p型晶体管。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抑制非硅器件工程的缺陷的方法
半导体器件。
技术介绍
对于过去的几十年而言，集成电路的特征的缩小已经成为了半导体工业的推动力。特征不断缩小使得半导体芯片的有限体量的实物上的功能单元的密度增大。例如，缩小晶体管的尺寸允许将更高数量的存储器件结合到芯片上，从而制造出具有提高的容量的产品。但是，不断追求更高的容量并非不存在问题。优化每一器件的性能的愿望变得越来越迫切。获得P沟道和N沟道场效应晶体管(FET)的增强性能的一种重要的可能性就是采用相对于硅具有大晶格失配的沟道材料。形成于外延生长半导体异质结构，例如，形成于III-V族材料系内的器件提供了(例如)格外高的晶体管沟道载流子迁移率，其原因在于低有效质量以及降低的由delta掺杂带来的杂质散射。这些器件提供了高驱动电流性能，并且未将来的低功率高速逻辑应用展现除了光明前景。但是，伴随着大的晶格失配，存在对器件成品率存在不利影响的线位错密度(TDD)或缺陷。对于互补金属氧化物半导体(CMOS)实现而言，基于硅或SOI衬底的对诸如III-V族材料和锗(Ge)的晶格失配材料的相互集成存在严峻的挑战。附图说明图1示出了在CMOS实现当中在衬底上包含NMOS三栅极器件和PMOS三栅极器件的结构的实施例的顶部正面透视图。图2示出了在CMOS实现当中包括NMOS栅极全围绕(allaround)器件和PMOS栅极全围绕器件的结构的另一实施例的顶部正面透视图。图3示出了衬底基础、衬底基础上的缓冲材料以及在被指定用于NMOS结构的区域内形成于所述缓冲内的阱沟槽的顶部透视图。图4示出了向阱沟槽内引入了缺陷俘获材料之后的图3的结构。图5示出了在缓冲材料的上方表面上对用于NMOS和PMOS结构的隔离区进行构图并且在所述区域内引入器件层之后图4的结构。图6示出了透过线6-6'的图5的结构的截面。图7示出了透过线7-7'的图5的结构的截面。图8示出了在器件层之上引入牺牲栅极氧化物和牺牲栅极之后透过线6-6'的图5的结构的截面。图9示出了在对牺牲栅极构图，对器件层的暴露部分进行掺杂以及在所述结构上淀积电介质层之后图8的结构的顶面正面透视图。图10示出了在暴露出电介质层内的牺牲栅极之后图9的结构。图11示出了计算装置的示意图。具体实施方式描述了半导体器件以及用于形成和使用半导体器件的方法。还针对CMOS实现描述了由诸如III-V族半导体材料(对于NMOS而言)和锗材料(对于PMOS而言)的材料在硅上形成的NMOS器件和PMOS器件的相互集成。还介绍了减少缺陷向器件层的扩散的技术。图1示出了包括非平面金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的硅或SIO衬底的部分的实施例。例如，结构100是集成电路或芯片的部分。具体而言，图1示出了集成在用于CMOS的衬底上的两个三栅极器件。应当认识到，衬底可以含有很多其他这样的器件以及不同的器件(例如，平面器件)。参考图1，结构100包括由硅或SIO构成的衬底110。覆盖硅衬底110的是缓冲层120。在一个实施例中，缓冲层120是将按照接下来的描述受到修改的硅锗缓冲层，例如，Si0.3Ge0.7材料，在一个实施例中，所述缓冲层是通过生长技术引入到衬底110上的。缓冲层120具有几百纳米(nm)的代表性厚度。在一个实施例中，将n型晶体管器件130和p型晶体管器件140设置到缓冲层120的表面上(如图所示)。N型晶体管器件130包括设置在缓冲层120的表面125上的鳍1310。鳍1310的代表材料是III-V族化合物半导体材料，例如，砷化铟镓(InGaAs)材料。在一个实施例中，鳍1310具有大于高度尺寸的长度L。代表性长度范围为10nm到1毫米(mm)的数量级，代表性高度范围为5nm到200nm的数量级。n型晶体管器件130的鳍1310是从缓冲层120的表面延伸的三维体。图1将所述三维体示为矩形体，但是应当认识到，在对这样的体进行处理的过程中，凭借可用的工具可能无法获得精确的矩形外形，而且可以产生其他的形状。代表性形状包括但不限于梯形(底部宽于顶部以及拱形)。在鳍1310上面覆盖着栅极电介质层1330，其典型地由高K材料构成，例如但不限于氧化铝(Al2O3)或氧化铪(HfO2)，在栅极氧化物层上面覆盖着栅极1320，其具有大约3nm的代表性厚度。在栅极电介质层1330上面覆盖着栅极1320。例如，栅极1320是金属材料，所述金属材料可以是但不限于金属氮化物、金属碳化物、金属硅化物、铪、锆、钛、钽、铝、钌、钯、铂、钴或镍。栅极1320借助于设置在栅极下面的一侧的沟道区将器件的源极区和漏极区隔开。将沟道区设置到栅极下面的鳍1310内。通过这种方式，电流将不再向平面晶体管操作那样在栅极下面的平面内流动，而是如图所示在鳍的顶面和相对的侧壁上流动。图1还示出了p型晶体管器件140，其为(例如)形成于缓冲层120的表面上的三维器件。P型晶体管器件140包括被示为具有矩形的鳍1410。在一个实施例中，P型鳍1410是锗材料。在鳍1410上面覆盖着栅极电介质层1430，其典型地由可以是但不限于Al2O3或HfO2的高K材料构成，其典型厚度约为3nm。在栅极电介质1430上面覆盖着(例如)由具有上文所述的材料的金属栅极构成的栅极1420。与n型器件类似，将栅极1420设置到鳍1410的源极区和漏极区之间，将鳍1410的沟道区设置到栅极的下面。为了指示CMOS构造，将器件130和器件140的栅极和漏极示为已连接。图2示出了半导体结构的另一实施例。与结构100类似，结构200包括三维MOSFET器件。更具体而言，描述了栅极全围绕(GAA)FET。参考图2，结构200包括衬底210，即硅或SOI。在衬底210上覆盖着缓冲层220，其由(例如)将按照接下来的描述修改的硅锗材料(例如，Si0.3Ge0.7缓冲材料)构成。n型器件230和p型器件240.位于缓冲层220的表面225上。N型器件230包括多个按照堆叠布置(一个摞一个)对准的鳍。在这一实施例中，n型器件230包括鳍2310A、2310B、2310C。应当认识到诸如n型器件230的GAAFET可以具有3个以下的鳍(例如，两个鳍)或者3个以上的鳍(例如，4个鳍、5个鳍等)。在一个实施例中，每一鳍是诸如InGaAs的III-V族化合物半导体材料。如图所示，每一鳍具有大于高度尺寸H的长度尺寸L。围绕每一鳍2310A、2310B、2310C的是栅极电介质材料2330A、2330B和2330C，其典型地由诸如Al2O3或HfO2的高K材料构成，其具有3nm左右的代表性厚度。栅极2320由(例如)上文所述的金属材料构成，其覆盖在栅极氧化物材料上面并且环绕相应鳍的每一侧面。栅极2320将每一鳍2310A、2310B、2310C的源极区和漏极区隔开，并在它们的相应源极区和漏极区之间界定了沟道。在栅极2320完全环绕沟道的情况下，电流能够在鳍2310A、2310B和2310C的每者的四面流动。图2的结构220还示出了p型器件240。在这一实施例中，器件240包括堆叠布置的三个鳍(一个摞一个)。应当认识到诸如p型器件240的GAAFET可以具有3个以下的鳍(例如，两个鳍)或者3个以上的鳍(例如，4个鳍、5个鳍等)。鳍2410A本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种设备，包括：半导体器件，其包括具有第一晶格结构的沟道材料，所述沟道材料位于由具有匹配的晶格结构的阱材料构成的阱上，所述阱被设置在具有不同于所述第一晶格结构的第二晶格结构的缓冲材料内，其中，所述阱包括高度比宽度的纵横比以及高度比长度的纵横比，所述纵横比均大于1.5。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.28 US 13/631,4171.一种设备，包括：半导体器件，其包括具有第一晶格结构的沟道材料，所述沟道材料位于由具有匹配的晶格结构的阱材料构成的阱上，所述阱被设置在具有不同于所述第一晶格结构的第二晶格结构的缓冲材料内，其中，所述阱包括高度比宽度的纵横比以及高度比长度的纵横比，所述纵横比均大于1.5。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述半导体器件包括n型金属氧化物半导体场效应晶体管，所述n型金属氧化物半导体场效应晶体管包括由所述沟道材料构成的源极区和漏极区。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述沟道材料是III-V族化合物半导体材料。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述缓冲材料包括锗。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述半导体器件是包括n型金属氧化物半导体场效应晶体管的第一半导体器件，所述设备还包括第二半导体器件，所述第二半导体器件包括形成在所述缓冲材料上的p型金属氧化物半导体场效应晶体管。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述n型晶体管通过每个器件的栅极和漏极而被连接至所述p型晶体管。7.一种方法，包括：在衬底的缓冲材料内形成阱沟槽，所述阱具有大于1.5的高度比宽度的纵横比以及高度比长度的纵横比；在所述阱沟槽内形成n型阱材料，所述n型阱材料的晶格结构不同于所述缓冲材料的晶格结构；在所述阱材料上界定用于n型器件的沟道和结区的区域；以...
【专利技术属性】
技术研发人员：N·戈埃尔，R·皮拉里塞泰，N·慕克吉，R·S·周，W·拉赫马迪，M·V·梅茨，V·H·勒，J·T·卡瓦列罗斯，M·拉多萨夫列维奇，B·舒金，G·杜威，S·H·宋，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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