一种半导体器件，可以包括至少一个金属氧化物场效应晶体管（ＭＯＳＦＥＴ）。该至少一个ＭＯＳＦＥＴ可以包括本体、邻近本体的沟道层、以及在本体和沟道层之间的掺杂剂阻挡超晶格。该掺杂剂阻挡超晶格可以包括多个层叠的层组。掺杂剂阻挡超晶格的每个层组可以包括限定基本半导体部分的多个层叠的基本半导体单层，以及被约束在相邻的基本半导体部分的晶格内的至少一个非半导体单层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体领域，更具体地说，涉及具有增强的性能如基 于能带工程的半导体及相关方法。
技术介绍
已经提出了多种结构和技术来增强半导体器件性能，诸如通过提高电荷载流子的迁移率。例如，Currie等人的美国专利申请 2003/0057416公开了珪、硅-锗以及松弛硅(relaxed silicon)的应变 材料层，以及还包括可能额外引起性能下降的无杂质区。在上部硅层 中所得到的双轴应变改变了载流子迁移率，使得能够实现较高速度和 /或较低功率的器件。Fitzgerald等人的公开的美国专利申请 2003/0034529公开了也基于类似应变硅技术的CMOS反相器。Takagi的美国专利6，472，685 B2 乂>开了一种半导体器件，其包 括夹在硅层之间的硅和碳层，以使得第二硅层的导带和价带接收张应 变(tensile strain)。具有较小的有效质量并由施加到栅电极的电场 引起的电子被限制在第二硅层中，因此，n-沟道MOSFET被断言具 有更高的迁移率。Ishibashi等人的美国专利4，937，204公开了交替地和外延地生长 其中有多个层(少于八个单层(monolayer))并包含一部分或二元 化合物半导体层的超晶格。主电流流动的方向垂直于该超晶格的层。Wang等人的美国专利5，357，119公开了一种Si-Ge短周期超晶 格，具有通过减小超晶格中的合金散射而获得的较高迁移率。按此方 式，Candelaria的美国专利5，683，934公开了一种增强了迁移率的 MOSFET，其包括沟道层，该沟道层包括硅的合金，和以使得沟道层 处于张应力下的百分比替代地存在于硅晶格中的第二材料。Tsu的美国专利5,216,262公开了包括两个势垒区和夹在该势垒之间的薄的外延生长的半导体层的量子阱结构。每个势垒区由Si02/Si的交替层构成，具有通常在两个至六个单层范围内的厚度。在势垒之间夹入厚得多的硅的部分。同才羊是Tsu的，于2000年9月6日，由Applied Physics andMaterials Science & Processing,第391-402页，在线公开的标题为Phenomena in silicon nanostructure devices，，的文章，公开了娃和氧的半导体-原子超晶格(SAS)。该Si/O超晶格被公开为用于硅量子和发光器件中。特别的，构造和测试了绿色电致发光二极管结构。该二极管结构中的电流流动是垂直的，亦即，垂直于SAS的层。所公开的SAS可以包括被吸附的物质如氧原子和CO分子分开的半导体层。超出氧的吸附的单层的硅生长被描述为具有相当低的缺陷密度的外延。 一种SAS结构包括l.l nm厚的硅部分，约为八个硅原子层，以及另一结构具有该珪厚度的两倍。刊登于Physical Review Letters,Vol.89， No.7 ( 2002年8月12日)的Luo等人的标题为ChemicalDesign of Direct-Gap Light-Emitting Silicon的文章进一步论述了Tsu的发光SAS结构。Wang、 Tsu和Lofgren的公布的国际申请WO 02/103,767 Al公开了一种薄硅和氧、碳、氮、磷、锑、砷或氢的势垒(barrier)结构单元，由此将垂直流过晶格的电流减小超过四个数量级。绝缘层/势垒层允许紧接着绝缘层淀积低缺陷外延硅。Mears等人的公布的英国专利申请2,347,520公开了 非周期性光子带隙(APBG)结构的原理可以适用于电子带隙工程。特别，该申请公开了可以定制材料参数，例如，能带最小值的位置、有效质量等，以得到具有所希望能带结构特征的新的非周期性材料。其他参数，如导电性、导热性和介电常数或磁导率被公开为也可以被设计到该材料中。尽管在材料工程方面做了相当多的工作以增加半导体器件中的电荷载流子的迁移率，但是还需要更大的改进。更大的迁移率可以增7加器件速度和/或降低器件功耗。利用更大的迁移率，尽管延续向较小器件特征的改变也仍维持器件性能。此外，随着器件尺寸减小，器件内的区域变得更靠近在一起，这些区域之间的掺杂剂扩散可能成为问题。例如，在MOSFET器件中，来自于体注入等的掺杂剂可能扩散到器件的沟道中并使器件性能退化。
技术实现思路
鉴于上述背景，因此本专利技术的目的是提供一种具有掺杂剂阻挡层的半导体器件，以减小由掺杂剂扩散引起的沟道退化。通过一种可以包括至少一个金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)的半导体器件来提供根据本专利技术的这些及其它目的、特点以及优点。更具体地，该至少一个MOSFET可以包括本体、邻近本体的沟道层、以及在本体和沟道层之间的掺杂剂阻挡超晶格。掺杂剂阻挡超晶格可以包括多个层叠的层组。掺杂剂阻挡超晶格的每个层组可以包括限定基本半导体部分的多个层叠的基本半导体单层，以及被约束在相邻基本半导体部分的晶格内的至少一个非半导体单层。由于超晶格的分层结构和受约束的非半导体单层，该超晶格有利地阻挡本体和沟道层之间的掺杂剂的不希望的扩散。此外，掺杂剂阻挡超晶格可以具有相对小的厚度。此外，超晶格还享有增强的迁移率特性，在一些应用中除其掺杂剂阻挡能力之外还可以利用这一点，例如，在掺杂剂阻挡超晶格中形成部分MOSFET沟道的情况。此外，该本体在其中可以具有至少一个掺杂区。例如，该本体可以具有约大于lxlOcm-s的掺杂剂浓度。此外，该沟道层可以是基本不掺杂的，即，例如，具有约小于lxlOcm^的掺杂剂浓度。掺杂剂阻挡超晶格的至少 一个层组也可以是基本不掺杂的。该基本半导体可以包括硅，以及该至少一个非半导体单层可以包括例如氧。特别的，该至少一个非半导体单层可以包括选自主要由氧、氮、氟和碳-氧组成的组的非半导体。该至少一个MOSFET还可以包括位于沟道层上的栅极，该栅才及8包括邻近沟道层的栅绝缘层、和邻近栅绝缘层并与沟道层相反的栅电极。另外，源区和漏区可以横向邻近沟道层，该至少一个非半导体单层可以具有单个单层的厚度，以及该基本半导体部分可以具有小于八个单层的厚度。所有的基本半导体部分可以具有例如相同数目的单层的厚度。替换的，至少一些基本半导体部分可以具有不同数目的单层的厚度。此外，超晶格的相邻层组中相对的基本半导体单层可以被化学地键合在一起。本专利技术的另 一方面涉及一种制造半导体器件的方法。该方法可以包括通过形成本体、形成邻近本体的掺杂剂阻挡超晶格、以及形成邻近掺杂剂阻挡超晶格并与本体相反的沟道层，来形成至少 一个金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)。更具体地，该掺杂剂阻挡超晶格可以包括多个层叠的层组。掺杂剂阻挡超晶格的每个层组可以包括多个层叠的基本半导体单层，其限定基本半导体部分；以及被约束在相邻基本半导体部分的晶格内的至少一个非半导体单层。因为超晶格的分层结构和被约束的非半导体单层，该超晶格有利地阻挡本体和沟道层之间的掺杂剂的不希望的扩散。此外，该掺杂剂阻挡超晶格可以具有相对小的厚度。此外，该超晶格也享有增强的迁移率特性，除其掺杂剂阻挡能力之外这也可以用于一些应用中，例如，在掺杂剂阻挡超晶格中形成部分MOSFET沟道的情况。附图说明图1是根据本专利技术包括掺杂剂阻挡超晶格的半导体器件的示例性剖面图。图2是图1所示的超晶格的极大本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件，包括： 至少一个金属氧化物场效应晶体管（ＭＯＳＦＥＴ），其包括， 本体， 邻近所述本体的沟道层，以及 掺杂剂阻挡超晶格，其在所述本体和所述沟道层之间并包括多个层叠的层组，所述掺杂剂阻挡超晶格的每个层组包括限定基本半导体部分的多个层叠的基本半导体单层、和被约束在相邻基本半导体部分的晶格内的至少一个非半导体单层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-5-1 11/380,987;US 2006-5-1 11/380,9921. 一种半导体器件，包括至少一个金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)，其包括，本体，邻近所述本体的沟道层，以及掺杂剂阻挡超晶格，其在所述本体和所述沟道层之间并包括多个层叠的层组，所述掺杂剂阻挡超晶格的每个层组包括限定基本半导体部分的多个层叠的基本半导体单层、和被约束在相邻基本半导体部分的晶格内的至少一个非半导体单层。2. 如权利要求1的半导体器件，其中所述本体在其中具有至少一 个掺杂区。3. 如权利要求1的半导体器件，其中所述本体具有大于约lxl018 cn^的掺杂剂浓度。4. 如权利要求1的半导体器件，其中所述沟道层基本上不被掺杂。5. 如权利要求1的半导体器件，其中所述沟道层具有小于约 lxlOcnT3的掺杂剂浓度。6. 如权利要求1的半导体器件，其中所述掺杂剂阻挡超晶格的 至少一个层组基本上不被掺杂。7. 如权利要求l的半导体器件，其中所述基本半导体包括硅。8. 如权利要求7的半导体器件，其中所述至少一个非半导体单层包括氧。9. 如权利要求1的半导体器件，其中所述至少一个非半导体单 层包括从主要由氧、氮、氟和碳-氧組成的組中选择的非半导体。10. 如权利要求1的半导体器件，还包括位于所述沟道层上的栅极。11. 如权利要求10的半导体器件，还包括与所述沟道层横向邻 近的源区和漏区。12. 如权利要求10的半导体器件，其中所述栅极包括邻近所述 半导体沟道层的栅绝缘层以及邻近所述栅绝缘层的栅电极。13. 如权利要求l的半导体器件，其中所述至少一个非半导体单 层具有单个单层的厚度。14. 如权利要求l的半导体器件，其中所述基本半导体部分具有 小于八个单层的厚度。15. 如权利要求l的半导体器件，其中所有所迷基本半导体部分 具有相同数目的单层的厚度。16. 如权利要求l的半导体器件，其中至少一些所述基本半导体 部分具有不同数目的单层的厚度。17. 如权利要求l的半...
【专利技术属性】
技术研发人员：M伊萨，RJ史蒂芬森，
申请(专利权)人：梅尔斯科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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