System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种半导体器件及制备方法技术_技高网
当前位置: 首页 > 专利查询>西湖大学专利>正文

一种半导体器件及制备方法技术

技术编号:43415486 阅读:1 留言:0更新日期:2024-11-22 17:51
本申请提供一种半导体器件及制备方法。本申请提供的半导体器件,包括第一衬底、形成于所述第一衬底上的PMOS结构、第二衬底、形成于所述第二衬底上的NMOS结构、以及位于所述PMOS结构和所述NMOS结构之间的电介质;其中,所述PMOS结构和/或所述NMOS结构包括交替层叠的沟道层和栅极层;每个所述沟道层包括纳米片沟道和位于所述纳米片沟道的左右两个侧面中的至少一个侧面处的纳米线沟道;其中,所述纳米片沟道和所述纳米线沟道被栅极材料环绕。本申请提供的半导体器件及制备方法,能够有效的抑制短沟道效应,降低漏电流和功耗,进一步的,在短沟道效应的控制能力比较强时,可以允许沟道长度进一步微缩,有利用提升开态电流,减少半导体器件的面积。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体,尤其涉及一种半导体器件及制备方法


技术介绍

1、近年来,随着半导体技术的发展,晶体管结构从早期的单栅极演变为双栅极或三栅极,进一步向环栅结构转变,其结构演变的物理机制是从不同方向增加栅极的数目以提高对沟道的控制能力,从而抑制短沟道效应,降低因沟道长度微缩产生的漏电流,同时允许阈值电压的多样性和可控性,以适应不同类型电路的功耗和性能要求。

2、现有的finfet晶体管,由于鳍片高度增加,栅极对沟道的控制力减弱,导致漏电流过大,沟道长度难以进一步缩小,所以产业界转向了环栅(gate-all-around,简称gaa)纳米片(nanosheet,简称ns)晶体管。另一方面,还有一种被称为纳米线(nanowire,简称nw)的晶体管结构,其对短沟道效应的抑制能力优于纳米片晶体管。产业界目前未采用纳米线晶体管的原因是因为受现有的图案化(patterning)技术难度所限,无法形成高密度纳米线阵列,导致其沟道的有效面积较小(假定同样的器件衬底面积),开态电流低于纳米片晶体管。


技术实现思路

1、有鉴于此,本申请提供一种半导体器件及制备方法,克服图案化的技术瓶颈,耦合纳米片和纳米线晶体管结构,形成杂化沟道,用以抑制短沟道效应,提高栅极对短沟道效应的控制能力,降低漏电流。

2、具体地,本申请是通过如下技术方案实现的:

3、本申请第一方面提供一种半导体器件,所述半导体器件包括第一衬底、形成于所述第一衬底上的pmos结构、第二衬底、形成于所述第二衬底上的nmos结构、以及位于所述pmos结构和所述nmos结构之间的电介质;其中,

4、所述pmos结构和/或所述nmos结构包括交替层叠的沟道层和栅极层;每个所述沟道层包括纳米片沟道和位于所述纳米片沟道的左右两个侧面中的至少一个侧面处的纳米线沟道;其中,所述纳米片沟道和所述纳米线沟道被栅极材料环绕。

5、本申请第二方面提供一种半导体器件的制备方法,所述方法用于制备本申请第一方面提供的任一项所述的半导体器件,所述方法包括:

6、形成基底层;

7、在所述基底层上并排形成对应于pmos结构的第一堆叠层和对应于nmos结构的第二堆叠层;其中,所述第一堆叠层和/或所述第二堆叠层包括用于形成纳米片沟道的片堆叠层和位于所述片堆叠层的左右两个侧面中的至少一个侧面处的用于形成纳米线沟道的线堆叠层;其中,所述片堆叠层和所述线堆叠层由交替层叠的第一半导体材料和第二半导体材料构成;堆叠层数不少于两层(可以更多层,本专利不限定层数的上限)。

8、针对所述第一堆叠层和所述第二堆叠层,去除所述片堆叠层和所述线堆叠层中的第一半导体材料,形成第一中间结构;

9、向所述第一中间结构中填充栅极材料,并在对应于pmos结构的第一区域和对应于nmos结构的第二区域之间形成沟槽,得到由pmos结构和nmos结构构成的第二中间结构;

10、在所述沟槽内形成电介质,得到半导体器件。

11、本申请提供的半导体器件及制备方法,通过令pmos结构和/或nmos结构包括交替层叠的沟道层和栅极层,进而令每个沟道层包括纳米片沟道和位于纳米片沟道的左右两个侧面中的至少一个侧面处的纳米线沟道,这样,纳米片沟道和纳米线沟道可以形成杂化沟道,能够有效的抑制短沟道效应,降低漏电流和功耗,进一步的,在短沟道效应的控制能力比较强时,可以允许沟道长度进一步微缩,有利用提升开态电流,减少半导体器件的面积。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种半导体器件,其特征在于,所述半导体器件包括第一衬底、形成于所述第一衬底上的PMOS结构、第二衬底、形成于所述第二衬底上的NMOS结构、以及位于所述PMOS结构和所述NMOS结构之间的电介质;其中,

2.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述第一衬底和所述第二衬底为共衬底设计的一个基底;所述PMOS结构和所述NMOS结构沿水平方向并排形成于所述基底上;所述PMOS结构和所述NMOS结构在水平方向上通过所述电介质隔离。

3.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述第一衬底和所述第二衬底为独立设计的两个衬底;所述PMOS结构和所述NMOS结构在竖直方向上堆叠;所述PMOS结构和所述NMOS结构在竖直方向上通过所述电介质隔离。

4.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述纳米线沟道位于所述纳米片沟道的左右两个侧面中的任一个侧面处;或者,所述纳米线沟道位于所述纳米片沟道的左右两个侧面处。

5.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述PMOS结构的每个所述沟道层包括纳米片沟道和位于所述纳米片沟道的左右两个侧面中的至少一个侧面处的纳米线沟道;

6.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述PMOS结构的沟道层的厚度和所述NMOS结构的沟道层的厚度相同;

7.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述PMOS结构的沟道层的厚度大于所述NMOS结构的沟道层的厚度。

8.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述沟道层的材料为下述任一种材料:Si、SiGe、Ge和金属氧化物。

9.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述纳米线沟道为下述任一形状的沟道:正方形、长方形、圆形和椭圆形。

10.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述纳米线的宽度小于或者等于10nm。

11.一种半导体器件的制备方法,其特征在于,所述方法用于制备权利要求1~10任一项所述的半导体器件,所述方法包括:

...

【技术特征摘要】

1.一种半导体器件,其特征在于,所述半导体器件包括第一衬底、形成于所述第一衬底上的pmos结构、第二衬底、形成于所述第二衬底上的nmos结构、以及位于所述pmos结构和所述nmos结构之间的电介质;其中,

2.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述第一衬底和所述第二衬底为共衬底设计的一个基底;所述pmos结构和所述nmos结构沿水平方向并排形成于所述基底上;所述pmos结构和所述nmos结构在水平方向上通过所述电介质隔离。

3.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述第一衬底和所述第二衬底为独立设计的两个衬底;所述pmos结构和所述nmos结构在竖直方向上堆叠;所述pmos结构和所述nmos结构在竖直方向上通过所述电介质隔离。

4.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述纳米线沟道位于所述纳米片沟道的左右两个侧面中的任一个侧面处;或者,所述纳米线沟道位于所述纳米片沟道的左右两个侧面处。

5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈毅坚李西军
申请(专利权)人:西湖大学
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1