仅具有单一注入的CMOS制造技术

一种互补金属－氧化物－半导体场效应晶体管结构（１００）包括两个互补器件中的仅一个器件中的离子注入（１２６、１２８）。晶体管结构（１００）通常包括化合物半导体基板（１０２）和外延层结构（１０４），外延层结构（１０４）包括一个或多个施主层，其建立了关于外延层结构的传导类型。离子注入用于使一个互补器件中的外延层结构（１０４）的传导类型“倒转”或“反型”。在示例性实施例中，在ｐ沟道器件（１２２）中利用ｐ型受主注入，同时ｎ沟道器件（１２０）保持无注入。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及半导体器件，更具体地，涉及互补金属-氧化物-半导体场效应晶体管。
技术介绍
现有技术具有很多不同的互补金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)技术。例如，化合物半导体上的增强型金属-氧化物-半导体场效应晶体管(EMOSFET)可以使用标准的难熔金属栅，其具有约4.6eV的金属功函数；未掺杂的沟道，用于提供增强型操作(对于n沟道和p沟道器件分别为正的和负的阈值电压)；和自对准离子注入，用于形成低电阻率的源极和漏极扩展和欧姆接触区域。然而，过去在化合物半导体GaAs上仅成功地制造了p沟道EMOSFET。对于GaAs上的n沟道EMOSFET，关于施主的注入激活温度＞700℃同Ga2O3-GaAs界面稳定性是不相容的。Ga2O3-GaAs界面仅可以在温度≤700℃下保存，并且在高于700℃的温度下，在施主注入的激活退火过程中，该界面将被完全破坏。现有技术还包括这样的化合物EMOSFET技术，其使用标准金属栅，其具有约4.3～436eV的金属功函数；通过离子注入掺杂为相反传导类型的沟道，用于提供增强型操作(例如，对于n沟道器件为正的阈值电压)；和离子注入，用于形成低电阻率的源极和漏极扩展和欧姆接触区域。由于n型注入是在栅氧化物淀积之前退火，因此氧化物-GaAs界面不受注入激活过程中的高温的影响。然而，后继的栅氧化物淀积不可避免地在暴露的半导体表面上进行，其导致氧化物-半导体界面处的高的缺陷密度。高的缺陷密度仅允许制造具有约1％的预期性能的器件，致使器件基本上是无用的。因此，理想的是，提供一种与栅氧化物技术相容的高性能的互补半导体FET技术。而且，通过后面的详细描述和所附权利要求，结合附图以及前面的
和背景，本专利技术的其他的理想特征和特性将变得显而易见。
技术实现思路
根据一个实际实施例，互补金属-氧化物-半导体FET结构使用离子注入仅用于一种类型的器件(n沟道或p沟道器件)。使用该结构，在实际热预算内可以实现100欧姆/平方或更低的的薄层电阻率，其允许高性能的器件，特别是在短的栅长度下。通过互补金属-氧化物-化合物半导体场效应晶体管结构，以一种方式实现本专利技术的特定方面，其具有化合物半导体基板、在基板上形成的n沟道器件、在基板上形成的p沟道器件和仅位于一个器件上的离子注入。附图说明下面将结合附图描述本专利技术，其中相似的数字表示相似的元件，并且图1是互补金属-氧化物-化合物半导体场效应晶体管结构的简化的截面视图；以及图2是金属-氧化物-化合物半导体场效应晶体管的简化的截面视图。具体实施例方式下面的详细描述在本质上仅是示例性的，并且目的不在于限制本专利技术或者本专利技术的应用和使用。而且，不存在由前面的
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技术介绍
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技术实现思路
或下面的详细描述中提出的任何明确表达或暗示的理论所界定的限制。图1是根据本专利技术的示例性实施例设置的互补金属-氧化物-化合物半导体场效应晶体管结构100的截面视图。晶体管结构100通常包括半导体基板102、在半导体基板102上形成的外延层结构104、栅氧化物层106、欧姆接触(由参考数字108、110、112和114表示)、和栅电极(由参考数字116和118表示)。在本专利技术的一个实施例中，半导体基板102是化合物半导体基板。晶体管结构100包括两个互补器件在半导体基板102上形成的n沟道器件120和在半导体基板102上形成的p沟道器件122。使用已知的技术实现器件隔离，例如，借助于氧注入124。晶体管结构100仅在两个器件中的一个器件中利用离子注入，即在n沟道器件120或者p沟道器件122中，而非在两个器件中使用离子注入。在所说明的实施例中，离子注入(由参考数字126和128确认)位于p沟道器件122中，而n沟道器件120保持无注入。更具体地，半导体基板102由化合物III-V材料形成，诸如GaAs。半导体器件制造中的III-V材料的使用是公知的，并且因此，此处将不详细描述该材料的属性和特性。在化合物半导体基板102上逐层地生长外延层结构104，以形成化合物半导体晶片结构，器件驻留在该晶片结构上。在所说明的实施例中，外延层结构104包括在化合物半导体基板102上形成的缓冲层130、在缓冲层130上形成的沟道层132、和在沟道层132上形成的隔层134。在实际的实施例中，栅氧化物层106淀积在隔层134上，并且可以使用传统的技术由任何适当的材料形成，诸如Ga2O3。栅氧化物层106的上表面是晶片结构的上表面。尽管图1中示出了典型的外延层结构104，但是实际上可以使用可替换的配置。使用已知的技术和工艺外延生长外延层结构104的每个单独的层。在这一点上，在化合物半导体基板102上外延生长缓冲层130(其可由任何适当的III-V材料形成，诸如GaAs)，在缓冲层130上外延生长沟道层132(其可由任何适当的III-V材料形成，诸如InxGa1-xAs)，并且在沟道层132上外延生长隔层134(其可由任何适当的III-V材料形成，诸如AlxGa1-xAs)。根据所需的器件特性选择每个层的厚度，并且因此该厚度可根据应用而改变。晶体管结构100还包括在外延层结构104中形成的至少一个掺杂剂层。该掺杂剂层可以包括施主原子(提供n型传导性)或受主原子(提供p型传导性)。对于化合物半导体实现方案，施主原子是优选的。图1示出了在缓冲层130中形成的第一施主层136和在隔层134中形成的第二施主层138。实际上，施主层可以在沟道层132的上面、下面和/或中间实现(典型的器件利用一个或两个施主层，并且沟道层132中间的施主层是不常见的)。每个施主层136/138是硅单层，其是在化合物半导体基板102上面生长的。简言之，生长一部分缓冲层130，在该第一部分上生长施主层136，然后在施主层136上生长另一部分缓冲层130。使用相似的技术生长隔层134和施主层138。至少一个施主层建立了关于外延层结构104的本征传导类型。在示例性实施例中，施主层136/138建立了关于外延层结构104的n型传导类型。如上文所提及的，将离子注入126/128引入到两个互补器件中的仅一个器件中。在示例性实施例中，离子注入126/128被实现为位于p沟道器件122中的p型受主注入，而n沟道器件120保持无注入。可替换的实施例(未示出)可以利用关于层136/138的受主原子、位于n沟道器件中的施主注入，而p沟道器件保持无注入。离子注入126/128用于使外延层结构104的本征传导类型“倒转”或“反型”。例如，在受主注入的情况中，由于注入126/128的离子化受主浓度超过了由施主层136/138提供的离子化施主浓度，因此发生了该传导反型。在该示例中，离子注入126/128使外延层结构104的n型传导性倒转，以形成p沟道器件122。如图1所示，离子注入126/128优选地位于各个欧姆接触112/114下面，以及源极和漏极扩展中，并且不需要使用沟道注入。在可替换的实施例中，沟道注入可被实现为用于调节器件的阈值电压的手段。在栅氧化物层106上提供栅电极116/118，以提供关于器件的电气栅接触。在优选实施例中，栅电极116由具有高功函数的金属材料形成。用于高功函数的栅电极116的适当的材料包括(没有限制)铂和铱。欧姆接触108本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互补金属－氧化物－半导体场效应晶体管结构，包括：半导体基板；在所述半导体基板上形成的ｎ沟道器件；在所述半导体基板上形成的ｐ沟道器件；和位于所述ｎ沟道器件或所述ｐ沟道器件中的仅一个器件中的离子注入物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-7-30 10/903,7841.一种互补金属-氧化物-半导体场效应晶体管结构，包括半导体基板；在所述半导体基板上形成的n沟道器件；在所述半导体基板上形成的p沟道器件；和位于所述n沟道器件或所述p沟道器件中的仅一个器件中的离子注入物。2.权利要求1的互补金属-氧化物-半导体场效应晶体管结构，其中所述离子注入物是位于所述p沟道器件中的受主注入物。3.权利要求1的互补金属-氧化物-半导体场效应晶体管结构，其中所述半导体基板是化合物半导体基板。4.权利要求1的互补金属-氧化物-半导体场效应晶体管结构，进一步包括在所述半导体基板上形成的外延层结构；和在所述外延层结构中形成的至少一个施主层，其中所述离子注入物使所述外延层结构的传导类型倒转。5.权利要求4的互补金属-氧化物-半导体场效应晶体管结构，其中所述外延层结构包括在所述半导体基板上形成的缓冲层、在所述缓冲层上形成的沟道层、和在所述沟道层上形成的隔层。6.权利要求5的互补金属-氧化物-半导体场效应晶体管结构，其中所述至少一个施主层是在所述缓冲层或所述隔层中的一个中形成的。7.一种互补金属-氧化物-半导体场效应晶体管结构，包括半导体基板；在所述半导体基板上形成的外延层结构；在所述外延层结构中形成的至少一个掺杂剂层，所述至少一个掺杂剂层建立了关于所述外延层结构的传导类型；在所述半导体基板上形成的n沟道器件；在所述半导体基板上形成的p沟道器件；和位于所述n沟道器件或所述p沟道器件中的仅一个器件中的离子注入物，所述离子注入物使所述外延层结构的所述传导类型倒转。8.权利要求7的互补金属-氧化物-半导体场效应晶体管结构，其中所述掺杂剂层包括施主原子，并且所述离子注入物是位于所述p沟道器件中的受主注入物。9.权利要求7的互补金属-氧化物-半导体场效应晶体管结构，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯帕斯拉克，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]