一种环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法.pdf

本发明涉及一种环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法，所述方法为采用快速熔融生长方法来制造环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管；所述快速熔融生长方法为采用等离子体氮化处理锗表面，然后采用ALD方法沉积Al2O3作为介质，最后自对准锗化镍接头。本发明的优点在于：本发明环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法，制得的GAA GeOI p-MOSFETs的SS为71mV/dec，这比目前报道的主体和GAA NW Ge p-MOSFETs的SS好很多，且平面GeOI p-MOSFET阵列显示在高势场中，其有效空穴迁移率增加40%，提高了产品的性能。

权利要求书1.  一种环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法，其特征在于：所述方法为采用快速熔融生长方法来制造环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管。2.  根据权利要求1所述的环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法，其特征在于：所述快速熔融生长方法为采用等离子体氮化处理锗表面，然后采用ALD方法沉积Al2O3 作为介质，最后自对准锗化镍接头。3.  根据权利要求2所述的环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法，其特征在于：所述具体步骤为：氮化处理的锗表面是在ALD沉积Al2O3的初始周期时与O3进行反应，在Al2O3和锗之间产生一层稀薄锗氧氮化合物晶体界面层；再次，非晶体锗栅极被300的LPCVD放置到锗基条共形周围，并且填充埋入氧化物之间的空穴；最后，栅极通过各向异性反应离子刻蚀来定义，在非晶体锗和Al2O3之间，其选择性大于60:1；在25 keV时，自对准S/D和栅极通过注入BF2离子的方式掺杂，注入的剂量为2×1015 cm?2；掺杂剂被在500下快速热退火(RTA)处理1分钟，栅极结晶成形为多晶锗。4.  然后，形成SiO2垫片，并且喷镀形成200纳米镍层；通过在415的RTA中持续20秒形成NiGe接头，将表面电阻减少至4.9 ；金属(Al/Ti)加工之后，晶片在温度为290氮气包围且氢气浓度为4% 的环境中退火30-32分钟。5.  根据权利要求3所述的环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法，其特征在于：所述金属(Al/Ti)加工之后，晶片在温度为290氮气包围且氢气浓度为4% 的环境中退火30分钟。6.  根据权利要求1所述的环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法，其特征在于：所述方法制得的环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管在高漏极偏压情况下，开关率可达到3.3×105，并且次临界摆幅（SS）为71 mV/dec。

说明书一种环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法
技术领域
本发明涉及一种环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管，特别涉及一种环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法。
背景技术
由于绝缘体上锗场效应管比硅的性价比高，所以绝缘体上锗场效应管已经吸引了广泛的兴趣，环栅(GAA)场效应管（MOSFETs）对短沟道效应具有良好的免疫性，环栅(GAA)锗纳米线（NW）场效应管（MOSFETs），其既具有锗的高迁移率也具有GAA结构的优点。
目前环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管，采用RMG方法来制造，生产出的环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管，其低漏极偏压情况下开/关率达到2×103，开关率低，且次临界摆幅（SS）值低，降低了环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够提高产品性能的环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法，其创新点在于：所述方法为采用快速熔融生长方法来制造环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管。
进一步地，所述快速熔融生长方法为采用等离子体氮化处理锗表面，然后采用ALD方法沉积Al2O3 作为介质，最后自对准锗化镍接头。
进一步地，所述具体步骤为：氮化处理的锗表面是在ALD沉积Al2O3的初始周期时与O3进行反应，在Al2O3和锗之间产生一层稀薄锗氧氮化合物晶体界面层；再次，非晶体锗栅极被300的LPCVD放置到锗基条共形周围，并且填充埋入氧化物之间的空穴；最后，栅极通过各向异性反应离子刻蚀来定义，在非晶体锗和Al2O3之间，其选择性大于60:1；在25 keV时，自对准S/D和栅极通过注入BF2离子的方式掺杂，注入的剂量为2×1015 cm?2；掺杂剂被在500下快速热退火(RTA)处理1分钟，栅极结晶成形为多晶锗。然后，形成SiO2垫片，并且喷镀形成200纳米镍层；通过在415的RTA中持续20秒形成NiGe接头，将表面电阻减少至4.9 ；金属(Al/Ti)加工之后，晶片在温度为290氮气包围且氢气浓度为4% 的环境中退火30-32分钟。
进一步地，所述金属(Al/Ti)加工之后，晶片在温度为290氮气包围且氢气浓度为4% 的环境中退火30分钟。
进一步地，所述方法制得的环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管在高漏极偏压情况下，开关率可达到3.3×105，并且次临界摆幅（SS）为71 mV/dec。
本发明的优点在于：本发明环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法，制得的GAA GeOI p-MOSFETs的SS为71 mV/dec，这比目前报道的主体和GAA NW Ge p-MOSFETs的SS好很多，且平面GeOI p-MOSFET阵列显示在高势场中，其有效空穴迁移率增加40%，提高了产品的性能。
附图说明
图1为本发明环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法制得的GAA GeOI p-MOSFET的测量dc I–V特性图。
具体实施方式
本发明公开了一种环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管的制造方法，该方法为采用快速熔融生长方法来制造环形栅绝缘体上锗P沟道场效应管。
上述快速熔融生长方法为采用等离子体氮化处理锗表面，然后采用ALD方法沉积Al2O3 作为介质，最后自对准锗化镍接头，具体步骤为：氮化处理的锗表面是在ALD沉积Al2O3的初始周期时与O3进行反应，在Al2O3和锗之间产生一层稀薄锗氧氮化合物晶体界面层；再次，非晶体锗栅极被300的LPCVD放置到锗基条共形周围，并且填充埋入氧化物之间的空穴；最后，栅极通过各向异性反应离子刻蚀来定义，在非晶体锗和Al2O3之间，其选择性大于60:1；在25 keV时，自对准S/D和栅极通过注入BF2离子的方式掺杂，注入的剂量为2×1015 cm?2；掺杂剂被在500下快速热退火(RTA)处理1分钟，栅极结晶成形为多晶锗。然后，形成SiO2垫片，并且喷镀形成200纳米镍层；通过在415的RTA中持续20秒形成NiGe接头，将表面电阻减少至4.9 ；金属(Al/Ti)加工之后，晶片在温度为290氮气包围且氢气浓度为4% 的环境中退火30分钟。
采用上述方法，我们提出了MOS电容器（100）锗晶片，这经过和MOSFETs一样的栅极绝缘体加工，这些电容器C–V测量显示5.0纳米的等价氧化物厚度(EOT)，并且栅极漏电流低于10?7 A/cm2，VG位于?3和1.5 V之间，图1(b)和(c)显示GAA GeOI p-MOSFET的测量dc I–V特性；由于通道通过GAA结构的静电控制和离子氮化处理的表面钝化，SS达到71 mV/dec；假设完整的GAA MOSFET的SS为60 mV/dec [15]，我们估计接口状态密度Dit的上界为8.0×1011 cm?2 eV?1。为了作为对比，在 (锗晶片, EOT = 8 nm)和 (硅晶片上的外延锗, EOT = 1.6 nm)上的 GeOI p-MOSFETs，并且其SS分别为82和80 mV/dec。EOT =～5nm 时，GAA GeNWp-MOSFETs为120 mV/de；在图1(b)，漏极漏电流显示能带间透渡的识别标志，这是因为我们没有使用轻掺杂漏极来最小化漏极附近的漏电势，尽管如此，即使在VD =?2.1 V时，也得到了3.3×105的开关/率。
  以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。