垂直隧道场效应晶体管制造技术

隧道场效应晶体管(TFET)器件包括从基板表面突出的鳍结构。该鳍结构包括与基板表面紧接的基部部分、顶部部分、以及从基部部分向顶部部分延伸的第一侧壁对。第一侧壁对具有对应于鳍结构的长度的长度。鳍结构还在该鳍结构的基部部分处包括具有第一掺杂剂浓度的第一掺杂区域。鳍结构还在该鳍结构的顶部部分处包括具有第二掺杂剂浓度的第二掺杂区域。TFET器件进一步包括栅极，该栅极包括与第一侧壁对中的第一侧壁相邻的第一传导结构。介电层将第一传导结构与第一侧壁电隔离。

Vertical field effect transistor

Tunnel field effect transistor (TFET) device includes a fin structure protruding from the substrate surface. The fin structure includes a base portion, a top portion, and a first sidewall pair extending from the base portion to the top portion. The first sidewall has a length corresponding to the length of the fin structure. The fin structure also includes a first doped region having a first dopant concentration at the base portion of the fin structure. The fin structure also includes a second doped region having a concentration of the dopant at the top portion of the fin structure. The TFET device further includes a gate that includes a first conductive structure adjacent to the first side wall of the first sidewall pair. The dielectric layer electrically isolates the first conductive structure from the first side wall.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求共同拥有的于2013年9月9日提交的美国非临时专利申请No.14/021,795的优先权，该非临时申请的内容通过援引全部明确纳入于此。领域本公开一般涉及垂直隧道场效应晶体管。相关技术描述技术进步已产生越来越小且越来越强大的计算设备。例如，当前存在各种各样的便携式个人计算设备，包括较小、轻量且易于由用户携带的无线计算设备，诸如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)以及寻呼设备。更具体地，便携式无线电话(诸如蜂窝电话和网际协议(IP)电话)可通过无线网络传达语音和数据分组。此外，许多此类无线电话包括被纳入于其中的其他类型的设备。例如，无线电话还可包括数码相机、数码摄像机、数字记录器以及音频文件播放器。同样，此类无线电话可处理可执行指令，包括可被用于访问因特网的软件应用，诸如web浏览器应用。如此，这些无线电话可包括显著的计算能力。用于在无线通信设备中使用的半导体器件可包括形成该半导体器件内的逻辑电路的晶体管(例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管)。每个CMOS晶体管可包括栅极、源极区域和漏极区域。在激活之际，传统CMOS晶体管的栅极偏置可导致在源极区域与漏极区域之间形成累积区域通道以准许电流从源极区域流向漏极区域。相反，隧道CMOS晶体管可实现作为由所施加的栅极偏置启用的通道中的带到带隧穿的结果的电流流动。然而，由于隧道CMOS晶体管通常是平坦的，因此此类隧道CMOS晶体管对于亚22纳米(nm)工艺尺寸及以上而言可展现缩放挑战。概述公开了一种垂直隧道场效应晶体管(TFET)和一种制造方法。鳍型垂直TFET可包括经由通道区域垂直耦合的源极区域和漏极区域。可在通道区域内形成垂直隧道以创建源极区域与漏极区域之间的传导路径。垂直隧道的长度可取决于通道区域的高度。鳍型垂直TFET还可包括具有可调整宽度的栅极。例如，流经垂直隧道的饱和电流的量可响应于改变栅极的宽度来调整(例如，增大或减小)。在特定实施例中，隧道场效应晶体管(TFET)器件包括从基板表面突出的鳍结构。该鳍结构包括与基板表面紧接的基部部分、顶部部分、以及从基部部分向顶部部分延伸的第一侧壁对。第一侧壁对具有对应于鳍结构的长度的长度。鳍结构还在该鳍结构的基部部分处包括具有第一掺杂剂浓度的第一掺杂区域。鳍结构还在该鳍结构的顶部部分处包括具有第二掺杂剂浓度的第二掺杂区域。TFET器件进一步包括栅极，该栅极包括与第一侧壁对中的第一侧壁相邻的第一传导结构。介电层将第一传导结构与第一侧壁电隔离。在另一特定实施例中，一种方法包括制造垂直隧道场效应晶体管(TFET)器件。制造垂直TFET器件包括在基板内形成阱区域、基部部分、中部部分和顶部部分。基部部分从阱区域的表面突出，并且中部部分形成在基部部分与顶部部分之间。制造垂直TFET器件还包括蚀刻基板以形成垂直鳍结构。该垂直鳍结构包括基部部分、中部部分和顶部部分。制造垂直TFET器件进一步包括在垂直鳍结构上沉积介电层以及在介电层上沉积第一栅极材料。在另一特定实施例中，一种设备包括用于向隧道通道提供荷载子的装置以及用于从隧穿通道接收荷载子的装置。用于提供的装置或用于接收的装置中的一者在鳍结构的基部部分处并且毗邻于基板表面。用于提供的装置或用于接收的装置中的另一者在鳍结构的顶部部分处。该设备还包括用于偏置隧穿通道以在隧穿通道处实现带到带隧穿的装置。所公开的实施例中的至少一者所提供的一个特定优点是：对于亚22纳米(nm)工艺尺寸及以上，在隧道场效应晶体管的通道中形成带到带隧穿电流的能力。本公开的其他方面、优点和特征将在阅读了整个申请后变得明了，整个申请包括下述章节：附图简述、详细描述以及权利要求书。附图简述图1是垂直隧道场效应晶体管器件的特定解说性实施例的示图；图2是垂直隧道场效应晶体管器件的另一特定解说性实施例的示图；图3是解说制造图1的垂直隧道场效应晶体管器件的特定阶段的示图；图4是解说制造图1的垂直隧道场效应晶体管器件的另一阶段的示图；图5是解说制造图1的垂直隧道场效应晶体管器件的另一特定阶段的示图；图6是解说制造图1的垂直隧道场效应晶体管器件的另一阶段的示图；图7是解说制造图1的垂直隧道场效应晶体管器件的另一特定阶段的示图；图8是解说制造图1的垂直隧道场效应晶体管器件的另一特定阶段的示图；图9是三维垂直隧道场效应晶体管器件的特定解说性实施例的示图；图10是制造垂直隧道场效应晶体管器件的方法的特定解说性实施例的流程图；图11是包括垂直隧道场效应晶体管器件的无线通信设备的框图；以及图12是制造包括垂直隧道场效应晶体管器件的电子设备的过程的特定解说性实施例的数据流程图。详细描述在本公开中给出垂直隧道场效应晶体管器件和制造方法的特定实施例。然而，应当领会，应用于关于垂直隧道场效应晶体管器件的设计和关于如何制造垂直隧道场效应晶体管器件的特定实施例的概念和理解可体现在各种上下文中。所呈现的特定实施例仅仅解说了设计和制造垂直隧道场效应晶体管器件的特定方式，而不限制本公开的范围。本公开在具体上下文中描述了特定实施例。然而，根据特定实施例描述的特征、方法、结构或性质也可按适当方式组合以形成一个或多个其他实施例。另外，附图被用于解说特征、方法、结构或特性之间的相对关系，并且因此不是按照比例绘制的。方向术语，诸如“顶部”、“中部”、“基部”等参照正描述的附图的取向来使用。本公开的各组件可以按数个不同取向来放置。如此，方向术语用于解说目的并且不旨在限定。参照图1，示出了鳍式垂直隧道场效应晶体管(TFET)器件100的特定解说性实施例。图1示出了垂直TFET器件100的一部分的横截面示图。垂直TFET器件100包括基板102和浅沟槽隔离(STI)氧化层108。基板102可以是p型基板。在特定实施例中，基板102是硅(Si)基板。STI氧化层108可防止毗邻的半导体器件组件之间的电流泄漏。例如，STI氧化层108可防止垂直TFET器件100与另一半导体器件组件(例如，另一垂直TFET器件)之间的电流泄漏。垂直TFET器件100包括第一垂直TFET110，其包括第一阱区域104、第一基部部分112、第一中部部分144、以及第一顶部部分116。在特定实施例中，第一基部部分112、第一中部部分114和第一顶部部分116由相同类型的材料制成。例如，第一基部部分112、第一中部部分114和第一顶部部分116可由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道场效应晶体管(TFET)器件，包括：从基板表面突出的鳍结构，所述鳍结构包括：与所述基板表面紧接的基部部分、顶部部分、以及从所述基部部分向所述顶部部分延伸的第一侧壁对，所述第一侧壁对具有对应于所述鳍结构的长度的长度；在所述鳍结构的所述基部部分处具有第一掺杂剂浓度的第一掺杂区域；以及在所述鳍结构的所述顶部部分处具有第二掺杂剂浓度的第二掺杂区域；以及栅极，其包括与所述第一侧壁对中的第一侧壁相邻的第一传导结构，其中介电层将所述第一传导结构与所述第一侧壁电隔离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.09 US 14/021,7951.一种隧道场效应晶体管(TFET)器件，包括：
从基板表面突出的鳍结构，所述鳍结构包括：
与所述基板表面紧接的基部部分、顶部部分、以及从所述基部部分向所
述顶部部分延伸的第一侧壁对，所述第一侧壁对具有对应于所述鳍结构的长
度的长度；
在所述鳍结构的所述基部部分处具有第一掺杂剂浓度的第一掺杂区域；
以及
在所述鳍结构的所述顶部部分处具有第二掺杂剂浓度的第二掺杂区域；
以及
栅极，其包括与所述第一侧壁对中的第一侧壁相邻的第一传导结构，其中介
电层将所述第一传导结构与所述第一侧壁电隔离。
2.如权利要求1所述的TFET器件，其特征在于，所述栅极进一步包括与所
述第一侧壁对中的第二侧壁相邻的第二传导结构，其中所述介电层将所述第二传导
结构与所述第二侧壁电隔离。
3.如权利要求2所述的TFET器件，其特征在于，所述栅极进一步包括与所
述顶部部分相邻的第三传导结构，其中所述介电层将所述第三传导结构与所述顶部
部分电隔离，并且其中所述第三传导结构耦合至所述第一传导结构和所述第二传导
结构。
4.如权利要求1所述的TFET器件，其特征在于，所述鳍结构进一步包括所
述基部部分与所述顶部部分之间的中部部分。
5.如权利要求4所述的TFET器件，其特征在于，所述基部部分、所述顶部
部分和所述中部部分由第一类型的材料组成。
6.如权利要求5所述的TFET器件，其特征在于，所述第一类型的材料是硅。
7.如权利要求4所述的TFET器件，其特征在于，所述中部部分对应于所述
鳍结构的通道区域。
8.如权利要求7所述的TFET器件，其特征在于，通道长度对应于所述中部
部分的高度。
9.如权利要求1所述的TFET器件，其特征在于，饱和电流通过改变所述栅
极的宽度来调整。
10.如权利要求1所述的TFET器件，其特征在于，所述基部部分对应于所
述鳍结构的漏极并且所述顶部部分对应于所述鳍结构的源极。
11.如权利要求10所述的TFET器件，其特征在于，所述第一掺杂剂浓度包
括n型浓度并且所述第二掺杂剂浓度包括p型浓度。
12.如权利要求10所述的TFET器件，其特征在于，所述第一掺杂剂浓度包
括p型浓度并且所述第二掺杂剂浓度包括n型浓度。
13.如权利要求1所述的TFET器件，其特征在于，所述第一掺杂区域包括
第一材料并且所述第二掺杂区域包括第二材料，并且其中所述第一材料不同于所述
第二材料。
14.如权利要求1所述的TFET器件，其特征在于，所述基部部分对应于所
述鳍结构的源极并且所述顶部部分对应于所述鳍结构的漏极。
15.如权利要求14所述的TFET器件，其特征在于，所述第一掺杂剂浓度包
括n型浓度并且所述第二掺杂剂浓度包括p型浓度。
16.如权利要求14所述的TFET器件，其特征在于，所述第一掺杂剂浓度包
括p型浓度并且所述第二掺杂剂浓度包括n型浓度。
17.如权利要求1所述的TFET器件，其特征在于，所述TFET器件被集成
到至少一个半导体管芯中。
18.如权利要求1所述的TFET器件，其特征在于，所述TFET器件被集成
到选自包括以下各项的组的设备中：通信设备、个人数字助理(PDA)、导航设备、
位置固定的数据单元、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、以及计算机。
19.一种方法，包括：
制造垂直隧道场效应晶体管(TFET)器件，其中制造所述垂直TFET器件包
括：
在基板内形成阱区域、基部部分、中部部分和顶部部分，其中所述基部
部分从所述阱区域的表面突出，并且其中所述中部部分形成在所述基部部分
与所述顶部部分之间；
蚀刻所述基板以形成垂直鳍结构，其中所述垂直鳍结构包括所述基部部

\t分、所述中部部分和所述顶部部分；
在所述垂直鳍结构上沉积介电层；以及
在所述介电层上沉积第一栅极材料。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述中部部分对应于所述垂直
TFET器件的通道区域。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述基部部分对应于所述垂直
TFET器件的漏极并且所述顶部部分对应于所述垂直TFET器件的源极。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述基部部分对应于所述垂直
TFET器件的源极并且所述基部部分对应于所述垂直TFET器件的漏极。
23.如权利要求19所述的方法，其特征在于，制造所述垂直TFET器件进一
步包括：
在注入所述阱区域、所述基部部分、所述中部部分和所述顶部部分之前在所
述基板上图案化光致抗蚀剂；以及
移除所述光致抗蚀剂以暴露所述顶部部分，其中所述光致抗蚀剂经由光致抗
蚀剂剥离来移除；
在所述顶部部分上沉积硬掩模薄膜；以及
在从所述基板蚀刻所述垂直鳍结构之前图案化所述硬掩模薄膜。
24.如权利要求23所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·李，M·蔡，B·杨，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US