发明名称 应变锗场效电晶体及其制造方法
摘要 一种应变锗场效电晶体及其制造方法,系于一基板上形成一锗层,接着于锗层上形成一矽膜保护层,再于矽膜保护层上形成一闸极绝缘层,最后有一闸极位于闸极绝缘层之上;以锗层作为应变锗场效电晶体之载子通道,而提升驱动电流及载子迁移率(mobility),有效增加元件效能,且由于矽膜保护层在锗层上,改善了锗层与闸极绝缘层介面特性。
申请公布号 TWI252514 申请公布日期 2006.04.01
申请号 TW094119896 申请日期 2005.06.15
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 李敏鸿;余承晔;刘致为
分类号 H01L21/02 主分类号 H01L21/02
代理机构 代理人 许世正 台北市信义区忠孝东路5段410号4楼
主权项 1.一种应变锗场效电晶体,系包含有: 一基板; 一锗层于该基板上; 一矽膜保护层于该锗层上; 一闸极绝缘层,位于该矽膜保护层上;以及 一闸极,位于该闸极绝缘层上。 2.如申请专利范围第1项所述之应变锗场效电晶体, 其中该基板为一矽晶基板或一绝缘层上覆矽(SOI) 基板。 3.如申请专利范围第2项所述之应变锗场效电晶体, 其中该矽晶基板之晶格成长方向为(100)、(110)或( 111)。 4.如申请专利范围第1项所述之应变锗场效电晶体, 其中该锗层之厚度范围介于2nm至100nm之间。 5.如申请专利范围第1项所述之应变锗场效电晶体, 其中该锗层为一纯锗层或一矽锗合金层。 6.如申请专利范围第1项所述之应变锗场效电晶体, 其中更包含有一矽缓冲层,形成于该基板与该锗层 之间。 7.如申请专利范围第1项所述之应变锗场效电晶体, 其中该矽膜保护层之厚度范围介于0.5nm至20nm之间 。 8.如申请专利范围第1项所述之应变锗场效电晶体, 其中该锗层及该矽膜保护层之形成系利用一低温 磊晶法制作,温度范围介于200℃至700℃之间。 9.如申请专利范围第8项所述之应变锗场效电晶体, 其中该低温磊晶法为一化学气相沉积(CVD)法或一 分子束磊晶法(MBE)。 10.如申请专利范围第1项所述之应变锗场效电晶体 ,其中该闸极绝缘层为一二氧化矽材料或一高介电 系数(high-K)绝缘层材料。 11.一种应变锗场效电晶体之制造方法,包含有下列 步骤: 提供一基板; 形成一锗层于该基板上; 形成一矽膜保护层于该锗层上; 形成一闸极绝缘层于该矽膜保护层上;以及 形成一闸极于该闸极绝缘层上。 12.如申请专利范围第11项所述之应变锗场效电晶 体之制造方法,其中该基板为一矽晶基板或一绝缘 层上覆矽(SOI)基板。 13.如申请专利范围第12项所述之应变锗场效电晶 体之制造方法,其中该矽晶基板之晶格成长方向为 (100)、(110)或(111)。 14.如申请专利范围第11项所述之应变锗场效电晶 体之制造方法,其中该锗层之厚度范围介于2nm至100 nm之间。 15.如申请专利范围第11项所述之应变锗场效电晶 体之制造方法,其中该锗层为一纯锗层或一矽锗合 金层。 16.如申请专利范围第11项所述之应变锗场效电晶 体之制造方法,其中该矽膜保护层之厚度范围介于 0.5nm至20nm之间。 17.如申请专利范围第11项所述之应变锗场效电晶 体之制造方法,其中该提供一基板与该形成一锗层 于该基板上之步骤之间更包含有: 形成一矽缓冲层,于该基板与该锗层之间。 18.如申请专利范围第11项所述之应变锗场效电晶 体之制造方法,其中该锗层及该矽膜保护层利用一 低温磊晶法制作,温度范围介于200℃至700℃之间。 19.如申请专利范围第18项所述之应变锗场效电晶 体之制造方法,其中该低温磊晶法为一化学气相沉 积(CVD)法或一分子束磊晶法(MBE)。 20.如申请专利范围第11项所述之应变锗场效电晶 体之制造方法,其中该闸极绝缘层为一二氧化矽材 料或一高介电系数(high-K)绝缘层材料。 图式简单说明: 第1A图为利用锗直接成长于矽晶基板上之应变锗 场效电晶体基板示意图; 第1B图为利用锗直接成长于矽晶基板上之应变锗 场效电晶体示意图; 第2A图为利用锗直接成长于矽缓冲层上之应变锗 场效电晶体基板示意图; 第2B图为利用锗直接成长于矽缓冲层上之应变锗 场效电晶体示意图; 第3图为以模拟软体计算电晶体操作于反转层状态 下之反转层厚度模拟图; 第4图为场效电晶体基板进行拉曼量测之示意图; 第5图为场效电晶体之介面缺陷密度示意图; 第6图为场效电晶体之汲极电流输出特性曲线图; 及 第7图为场效电晶体电洞迁移率之比较图。
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