全包围栅量子阱互补反相器结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种全包围栅量子阱互补反相器结构，包括第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管的沟道横向并排设置，栅区完全包围所述沟道，源区和漏区相对的设置于所述沟道两端，所述沟道包括半导体纳米片、完全包围所述半导体纳米片的第一半导体层及完全包围所述第一半导体层的第二半导体层，所述第一半导体层为空穴提供量子阱，所述第二半导体层为电子提供量子阱；并设有共用栅电极将所述第一场效应晶体管的栅极层和所述第二场效应晶体管的栅极层完全包围。本发明专利技术的器件结构紧凑，有利于提高器件密度，提升芯片性能，并且结构简单，制作工艺易于实现。

【技术实现步骤摘要】
全包围栅量子阱互补反相器结构及其制造方法
本专利技术涉及半导体器件领域，特别是涉及一种全包围栅量子阱互补反相器结构及其制造方法。
技术介绍
FinFET是一种具有垂直“鳍”结构的鳍式场效应晶体管。鳍式的三维结构可以形成三个栅极以提高功率和效率。当今的14纳米和10纳米芯片采用带有这种FinFET的芯片供电，甚至不久前宣布的7纳米测试芯片也是如此。这些FinFET芯片最近已开始进入服务器、计算机和设备，并将成为未来几年的标准。公开号为US08350298B2的美国专利HYBRIDMATERIALINVERSIONMODEGAACMOSFET公开了一种采用混合材料的全包围栅CMOS场效应晶体管。该晶体管的PMOS沟道和NMOS沟道的横截面为跑道形，栅极将PMOS沟道和NMOS沟道的表面完全包围。这种全包围栅(GAA，Gate-All-Around)晶体管结构具备较高的载流子迁移率、可避免多晶硅栅耗尽及短沟道效应等优点。通过将硅纳米片层水平堆叠在一起，可以实现5纳米节点的GAA晶体管结构，提供未来应用所需的功率和性能提升。从垂直结构到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件结构，其特征在于，包括：/n衬底；/n位于所述衬底上的半导体纳米片；/n完全环绕包围所述半导体纳米片的第一半导体层；/n完全包围所述第一半导体层的第二半导体层；/n完全包围所述第二半导体层的栅区；以及/n相对的设置于所述半导体纳米片两端的源区和漏区；/n其中，所述第一半导体层的带隙宽度小于所述半导体纳米片的带隙宽度，为空穴提供量子阱。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件结构，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底上的半导体纳米片；
完全环绕包围所述半导体纳米片的第一半导体层；
完全包围所述第一半导体层的第二半导体层；
完全包围所述第二半导体层的栅区；以及
相对的设置于所述半导体纳米片两端的源区和漏区；
其中，所述第一半导体层的带隙宽度小于所述半导体纳米片的带隙宽度，为空穴提供量子阱。


2.根据权利要求1所述的半导体器件结构，其特征在于：所述半导体纳米片采用硅纳米片。


3.根据权利要求1所述的半导体器件结构，其特征在于：所述第一半导体层的材料包括Ge。


4.根据权利要求1所述的半导体器件结构，其特征在于：所述第一半导体层采用压缩应变锗层。


5.根据权利要求1所述的半导体器件结构，其特征在于：所述第二半导体层为电子提供量子阱。


6.根据权利要求1所述的半导体器件结构，其特征在于：所述第二半导体层采用拉伸应变硅层。


7.根据权利要求1所述的半导体器件结构，其特征在于：所述第二半导体层的带隙宽度大于所述第一半导体层的带隙宽度，小于所述半导体纳米片的带隙宽度。


8.根据权利要求1所述的半导体器件结构，其特征在于：所述半导体纳米片具有水平方向的宽度和长度，以及垂直于水平方向的高度，所述半导体纳米片的长度定义了所述源区和漏区之间的距离，所述半导体纳米片宽度方向的截面轮廓大致为跑道形，所述跑道形由左右两端的半圆及中部的与左右两端半圆过渡连接的矩形共同构成。


9.根据权利要求1所述的半导体器件结构，其特征在于：所述栅区包括完全包围所述第二半导体层的栅介质层，以及完全包围所述栅介质层的栅极层。


10.一种半导体器件结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供衬底；
在所述衬底上形成半导体纳米片；
形成完全环绕包围所述半导体纳米片的第一半导体层；
形成完全包围所述第一半导体层的第二半导体层；
形成完全包围所述第二半导体层的栅区；以及
在所述半导体纳米片的两端分别形成源区和漏区；
其中，所述第一半导体层的带隙宽度小于所述半导体纳米片的带隙宽度。


11.根据权利要求10所述的半导体器件结构的制造方法，其特征在于：所述半导体纳米片采用硅纳米片。


12.根据权利要求10所述的半导体器件结构的制造方法，其特征在于：所述第一半导体层由Ge的质量分数不低于50％的SiGe材料形成。


13.根据权利要求10所述的半导体器件结构的制造方法，其特征在于：形成压缩应变锗层作为所述第一半导体层；形成拉伸应变硅层作为所述第二半导体层。


14.根据权利要求10所述的半导体器件结构的制造方法，其特征在于：所述第一半导体层采用外延沉积的方法形成。


15.根据权利要求10所述的半导体器件结构的制造方法，其特征在于，在所述衬底上形成半导体纳米片包括：利用先氧化再湿法腐蚀的方法处理所述半导体纳米片的拐角以形成圆角。


16.一种全包围栅量子阱互补反相器结构，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底上的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管均包括沟道、相对的设置于所述沟道两端的源区和漏区以及完全包围所述沟道的栅区，所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管的沟道横向并排设置，其中，所述沟道包括位于所述衬底上的半导体纳米片、完全包围所述半导体纳米片的第一半导体层及完全包围所述第一半导体层的第二半导体层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖德元，
申请(专利权)人：芯恩青岛集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37