非平面锗量子阱装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102656699A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102656699A(43)申请公布日2012.09.05(21)申请号201080059031.4(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公(22)申请日2010.11.18司72001代理人汤春龙朱海煜(30)优先权数据12/646,4772009.12.23US(51)Int.Cl.H01L29/80(2006.01)(85)PCT申请进入国家阶段日H01L21/335(2006.01)2012.06.25(86)PCT申请的申请数据PCT/US2010/0572762010.11.18(87)PCT申请的公布数据WO2011/087570EN2011.07.21(71)申请人英特尔公司地址美国加利福尼亚州(72)发明人R.皮拉里塞蒂J.T.卡瓦列罗斯W.雷奇马迪U.沙B.楚-孔M.拉多沙夫耶维奇N.穆克赫吉G.德维B.Y.金R.S.乔权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书77页页附图附图99页(54)发明名称非平面锗量子阱装置(57)摘要本发明公开用于形成非平面锗量子阱结构的技术。具体来说，量子阱结构能够采用IV或III-V族半导体材料来实现，并且包括锗鳍式结构。在一个示例情况下，提供一种非平面量子阱装置，该装置包括具有衬底(例如硅上的SiGe或GaAs缓冲部分)、IV或III-V材料势垒层(例如SiGe或GaAs或AlGaAs)、掺杂层(例如δ掺杂/调制掺杂)和未掺杂锗量子阱层的量子阱结构。未掺杂锗鳍式结构在量子阱结构中形成，并且顶部势垒层在鳍式结构之上沉积。栅金属能够跨鳍式结构来沉积。漏区/源区能够在鳍式结构的相应端部形成。CN102659ACN102656699A权利要求书1/2页1.一种用于形成非平面量子阱结构的方法，所述方法包括：接收具有衬底、IV或III-V材料势垒层、掺杂层和未掺杂锗量子阱层的量子阱结构；有选择地蚀刻所述量子阱结构，以便形成锗鳍式结构；在所述鳍式结构之上沉积顶部势垒层；以及跨所述鳍式结构沉积栅金属。2.如权利要求1所述的方法，其中，有选择地蚀刻所述量子阱结构包括：在所述量子阱结构上对硬掩模形成图案用于浅沟槽隔离(STI)形成图案；将STI蚀刻到所述量子阱结构中；将介电材料沉积到所述STI中；以及平面化所述介电材料。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述STI中的所述介电材料向下凹进到所述锗量子阱层的底部。4.如权利要求1所述的方法，还包括：在所述鳍式结构的相应端部形成漏区和源区。5.如权利要求1所述的方法，还包括：去除所述量子阱结构的盖层，以便暴露所述锗量子阱结构。6.如权利要求1所述的方法，其中，在所述鳍式结构之上沉积顶部势垒层之后但在跨所述鳍式结构沉积栅金属之前，所述方法还包括：在所述顶部势垒层之上沉积高k栅介电层。7.如权利要求1所述的方法，其中，所述量子阱结构是外延生长的异质结构。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述掺杂层包括对所述未掺杂锗量子阱层进行调制掺杂的δ掺杂。9.如权利要求1所述的方法，其中，所述未掺杂锗量子阱层在所述掺杂层之后外延生长。10.一种非平面量子阱装置，包括：具有衬底、IV或III-V材料势垒层、掺杂层和未掺杂锗量子阱层的量子阱结构；在所述量子阱结构中形成的未掺杂锗鳍式结构；在所述鳍式结构之上沉积的顶部势垒层；以及跨所述鳍式结构沉积的栅金属。11.如权利要求10所述的装置，还包括：凹进到所述鳍式结构附近的浅沟槽隔离(STI)中的介电材料。12.如权利要求11所述的装置，其中，所述STI中的所述介电材料向下凹进到所述锗量子阱层的底部。13.如权利要求10所述的装置，还包括：在所述鳍式结构的相应端部形成的漏区和源区。14.如权利要求10所述的装置，还包括：在所述顶部势垒层与栅金属之间沉积的高k栅电介质。15.如权利要求10所述的装置，其中，所述非平面量子阱结构包括FinFET装置。16.如权利要求10所述的装置，其中，所述IV或III-V材料势垒层采用硅锗或砷化镓2CN102656699A权利要求书2/2页或砷化铝镓来实现，并且所述衬底包括硅上的硅锗或砷化镓缓冲部分。17.如权利要求10所述的装置，其中，所述量子阱结构是外延生长的异质结构。18.如权利要求10所述的装置，其中，所述掺杂层包括对所述未掺杂锗量子阱层进行调制掺杂的δ掺杂。19.如权利要求10所述的装置，其中，所述未掺杂锗量子阱层在所述掺杂层之后外延生长。20.一种非平面量子阱装置，包括：具有衬底、IV或III-V材料势垒层、掺杂层和未掺杂锗量子阱层的量子阱结构，其中所述量子阱结构是外延生长的异质结构，所述未掺杂锗量子阱层在所述掺杂层之后外延生长，并且所述掺杂层对所述未掺杂锗量子阱层进行调制