一种具有光学栅极的锗沟道场效应晶体管器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种具有光学栅极的锗沟道场效应晶体管器件及其制造方法。首先在衬底上沉积锗薄膜，并通过掺杂在锗薄膜中形成源漏区域及沟道区域；其次在锗薄膜上沉积栅绝缘层，刻蚀沟道区域表面的栅绝缘层，并残留一定厚度；在栅绝缘层上沉积非晶硅薄膜，刻蚀非晶硅薄膜形成光波导结构作为光学栅极；在栅绝缘层和非晶硅光学栅极表面沉积保护绝缘层；最后刻蚀保护绝缘层形成接触通孔，在接触通孔中沉积接触电极，形成具有光学栅极的锗沟道场效应晶体管器件。本发明专利技术器件具有开启速度快、功耗低等优势，在高速逻辑器件以及超大规模集成电路等领域有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种具有光学栅极的锗沟道场效应晶体管器件及其制造方法
本专利技术属于半导体器件领域，涉及一种高速、低功耗锗沟道场效应晶体管器件及其制造方法。
技术介绍
场效应晶体管(MOSFET)是现代集成电路最基本的组成单元，是集成电路实现运算、存储等功能的基础。MOSFET器件的开关速度是决定集成电路性能高低的关键因素。传统上通过缩短MOSFET器件沟道长度的方法提升器件的开启电流，从而实现更快的器件开关速度。在MOSFET器件中，栅极与源漏间存在寄生电容，器件在开关过程中不但需要对栅极电容进行充放电，还需要对寄生电容进行充放电，导致器件的开关速度降低。由于栅极与源漏间的寄生电容也无法随沟道长度的缩短等比例减小，因此缩短MOSFET器件沟道长度的方法不能持续提升器件的开关速度。目前量产级的MOSFET器件中，通过空气侧墙等结构，能够从一定程度上减小栅极与源漏间的寄生电容，但是无法彻底消除该寄生电容。因此在高性能MOSFET器件中，抑制栅极与源漏间的寄生电容是提升器件开关速度的关键方法之一。针对这一问题，本专利技术提出采用光波导作为MOSFET栅极的方法。与传统MOSFET通过栅极电压感应电荷产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有光学栅极的锗沟道场效应晶体管器件，其特征在于，从下至上依次为：衬底、锗薄膜、绝缘层；所述锗薄膜具有源漏区域及沟道区域，在沟道区域上方的绝缘层中设置光波导结构，作为器件的光学栅极；所述绝缘层具有两个接触通孔，分别设置源极电极和漏极电极。

【技术特征摘要】
1.一种具有光学栅极的锗沟道场效应晶体管器件，其特征在于，从下至上依次为：衬底、锗薄膜、绝缘层；所述锗薄膜具有源漏区域及沟道区域，在沟道区域上方的绝缘层中设置光波导结构，作为器件的光学栅极；所述绝缘层具有两个接触通孔，分别设置源极电极和漏极电极。2.一种具有光学栅极的锗沟道场效应晶体管器件的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)在衬底上沉积锗薄膜，并通过掺杂在锗薄膜中形成源漏区域及沟道区域；(2)在锗薄膜上沉积栅绝缘层，刻蚀沟道区域表面的栅绝缘层，并残留一定厚度；(3)在栅绝缘层上沉积非晶硅薄膜，刻蚀非晶硅薄膜形成光波导结构作为光学栅极；(4)在栅绝缘层和非晶硅光学栅极表面沉积保护绝缘层；(5)刻蚀保护绝缘层形成接触通孔，在接触通孔中沉积接触电极，最终形成具有光学栅极的锗沟道场效应晶体管器件。3.根据权利要求2所述的具有光学栅极的锗沟道场效应晶体管器件的制造方法，其特征在于，在衬底上沉积的锗薄膜的厚度为3纳米至30纳米；锗薄膜上沉积的栅绝缘层的厚度为100纳米至500纳米；刻蚀沟道区域表面的栅绝缘层后，残留的厚度为10纳米至50纳米；光波导结构的厚度为100纳米至300纳米。4.根据权利要求2所述的具有光学栅极的锗沟道场效应晶体管器件的制造方法，其特征在于，所述衬底材料包含但不限于硅、硅表面沉积氧化硅、石英、蓝宝石；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张睿，赵毅，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33