Устройства, основанные на избирательно эпитаксиально выращенных материалах iii-v групп

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к области изготовления электронных устройств, в частности устройств на основе материалов III-V групп. Способ изготовления устройства на основе материала III-V групп включает этапы, на которых в изолирующем слое на кремниевой подложке формируют канавку, в канавку наносят первый буферный слой на основе материала III-V групп на кремниевую подложку, на первый буферный слой наносят второй буферный слой на основе материала III-V групп, слой канала устройства на основе материала III-V групп наносят на второй буферный слой на основе материала III-V групп. Изобретение обеспечивает интеграцию устройств на основе материалов III-V групп n-типа и p-типа на кремниевой подложке. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 16 ил.

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, относятся к области изготовления электронного устройства и, в частности, к изготовлению устройств на основе материалов III-V групп.

Предпосылки создания изобретения

Как правило, когда новые материалы, например материалы III-V групп, выращивают на кремниевой ("Si") подложке, образуются дефекты из-за несоответствия решеток. Эти дефекты могут снизить подвижность носителей (например, электронов, дырок или и тех, и других) в этих материалах III-V групп.

Из-за образования дефектов интеграция устройств на основе материалов III-V групп, устройств на основе германия или других устройств на основе материалов с несогласованной решеткой на кремниевой подложке для систем с комплементарными металлооксидными полупроводниками ("CMOS") представляет собой большую проблему.

В настоящее время для формирования устройств MOS III-V групп на кремниевой подложке используется эпитаксия в отобранных областях. Обычно, эпитаксией в отобранных областях называется локальное выращивание эпитаксиального слоя с использованием структурированной диэлектрической маски, нанесенной на полупроводниковую подложку. Из-за несогласованности решетки, когда устройства на основе III-V групп локально выращивают на структурированной кремниевой подложке, образуются дефекты. В настоящее время в уровне техники отсутствует решение для интеграции устройств MOS на основе материалов III-V групп n-типа и р-типа на кремниевой подложке.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан вид в поперечном сечении структуры электронного устройства в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 2 показан вид в поперечном сечении, аналогичный фиг. 1, после осаждения первого буферного слоя на подложке в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 3 показан вид в поперечном сечении, аналогичный фиг. 2, после осаждения второго буферного слоя на первый буферный слой в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 4 показан вид в поперечном сечении, аналогичный фиг. 3, после осаждения слоя устройства на второй буферный слой в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 5 показан вид в поперечном сечении, аналогичный фиг. 5, после выращивания необязательного тонкого верхнего защитного слоя на слое устройства в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 6 показан вид в поперечном сечении, аналогичный фиг. 5, после осаждения сильнолегированного слоя на слой устройства в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 7 показан вид в поперечном сечении, аналогичный фиг. 6, после удаления сильнолегированного слоя истока/стока из области затвора устройства в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 8 показан вид в поперечном сечении, аналогичный фиг. 7, после формирования ребра устройства в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 9 показан вид в поперечном сечении, аналогичный фиг. 8, после осаждения изолирующего слоя на изолирующий слой, смежный с боковыми стенками участка первого буферного слоя, в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 10 показан вид в поперечном сечении, аналогичный фиг. 9, после осаждения слоя диэлектрика затвора и слоя электрода затвора на ребро в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 11 показан вид в перспективе многослойного стэка, как представлено на фиг. 6, в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 12 показан вид в перспективе участка транзистора с тремя затворами, как представлено на фиг. 10, в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 13 показан примерный график, представляющий холловскую подвижность, в зависимости от толщины канала InGaAs, в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 14 показан примерный график, представляющий эффективную массу электрона (m0), в зависимости от содержания In (%), в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 15 показан примерный график, представляющий содержание индия в InGaAs, в зависимости от константы кристаллической решетки, в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 16 показано компьютерное устройство 1600 в соответствии с одним вариантом осуществления.

Подробное описание изобретения

В нижеследующем описании представлены различные конкретные детали, такие как конкретные материалы, размеры элементов и т.д., предназначенные для обеспечения полного понимания одного или нескольких описанных в настоящем документе вариантов осуществления. Тем не менее, специалисту в данной области техники будет понятно, что один или несколько описанных в настоящем документе вариантов осуществления могут быть осуществлены на практике и без этих конкретных деталей. В других случаях обработка при изготовлении полупроводников, технологий, материалов, оборудования и т.д., не описываются подробно, чтобы избежать чрезмерного усложнения данного описания.

Хотя определенные иллюстративные варианты осуществления описаны и представлены на приложенных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются просто иллюстрацией, и не являются ограничительными, и что варианты осуществления не ограничены конкретными показанными и описанными конструкциями и компоновками, поскольку специалисты в данной области техники могут их модифицировать.

Ссылки в данном описании на "один вариант осуществления", "другой вариант осуществления" или "вариант осуществления" означают, что данное свойство, структура, или характеристика, описанная в связи с этим вариантом осуществления, включена в по меньшей мере один вариант осуществления. Таким образом, появление таких фраз, как "один вариант осуществления" и "вариант осуществления", в различных местах в описании не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, эти конкретные свойства, структуры или характеристики могут быть скомбинированы любым подходящим образом в одном или нескольких вариантах осуществления.

Кроме того, изобретательные аспекты затрагивают не все свойства любого одного раскрытого варианта осуществления. Таким образом, формула изобретения, следующая после раздела «Подробное описание изобретения», тем самым, в явном виде включена в это подробное описание изобретения, и каждый пункт формулы изобретения можно рассматривать как самостоятельный отдельный вариант осуществления. Хотя в настоящем документе описаны иллюстративные варианты осуществления, специалисту в данной области техники будет понятно, что эти иллюстративные варианты осуществления могут на практике быть осуществлены с некоторыми модификациями и изменениями относительно того, что описано в данном документе. Описание, таким образом, следует рассматривать скорее как иллюстрацию, а не как ограничение изобретения.

В настоящем документе описываются способы и устройства для изготовления устройств на основе эпитаксиально выращенных материалов III-V групп. Первый буферный слой наносится в канавку в изолирующем слое на подложке. Второй буферный слой наносится на первый буферный слой. Слой устройства наносится на второй буферный слой. В одном варианте осуществления второй буферный слой имеет параметр кристаллической решетки, который соответствует параметру кристаллической решетки слоя канала устройства. В одном варианте осуществления первый буферный слой имеет параметр кристаллической решетки, лежащий между параметрами кристаллической решетки подложки и слоя канала устройства. В одном варианте осуществления по меньшей мере один из первого буферного слоя, второго буферного слоя и слоя устройства представляют собой слой на основе материалов III-V групп, и подложка представляет собой кремниевую подложку. В одном варианте осуществления верхний защитный слой наносится на слой устройства. В одном варианте осуществления ребро, содержащее слой устройства на втором буферном слое, формируется на участке первого буферного слоя. В одном варианте осуществления диэлектрик затвора наносится на ребро; и области истока и стока формируются на ребре. В одном варианте осуществления слой устройства включает в себя слой канала.

По меньшей мере в некоторых вариантах осуществления многослойный стэк содержит первый буферный слой на основе материалов III-V групп на кремниевой подложке. Второй буферный слой материалов III-V групп наносится на буферный слой на основе первого материалов III-V групп. Многослойный стэк, содержащий второй буферный слой на основе материала III-V групп, на первом буферном слое на основе материалов III-V групп, наносится в канавку в изолирующем слое на кремниевой подложке. Многослойный стэк, описанный в настоящем документе, позволяет обеспечить интеграцию материалов III-V групп на кремний, используя подход избирательной эпитаксии. Избирательное эпитаксиальное выращивание подразумевает выращивание многослойного стэка в канавке, в изолирующем слое на кремниевой подложке. Канавка в изолирующем слое на подложке имеет такое соотношение размеров (глубины к ширине (D/W), что дефекты, возникающие из-за несоответствия роста решетки, будут захвачены буферными слоями, нанесенными в канавке.

Буферные слои, избирательно выращенные между подложкой и слоем устройства, обеспечивают преимущество захвата дефектов дислокации в пределах нижних буферных слоев, уменьшая таким образом дефекты, распространяющиеся в слои устройства. Стэковая комбинация слоев, как описано в настоящем документе, обеспечивает преимущество возможности приспособления к большему несоответствию решеток между Si-подложкой и слоем устройства III-V групп. В одном варианте осуществления слой устройства III-V групп представляет собой InGaAs с высоким содержанием индия ("In") (например, по меньшей мере 53%).

Варианты осуществления стэка слоев, содержащего множество буферных слоев, как описано в настоящем документе, обеспечивают возможность приспособления к несоответствию решеток между подложкой Si и слоем канала устройства III-V групп. Гетеро-интегрированное решение, описанное в настоящем документе, может использоваться для изготовления устройства любой архитектуры, например устройства с тремя затворами, нанопроводников, нанополосок и т.п.

На фиг. 1 показан вид 100 в поперечном сечении структуры электронного устройства на основе материалов III-V групп в соответствии с одним вариантом осуществления. Канавка 103 сформирована на изолирующем слое 102 для того, чтобы обнажить подложку 101.

В одном варианте осуществления подложка 101 включает в себя полупроводниковый материал, например монокристаллический кремний ("Si"), германий ("Ge"), сплав кремния и германия ("SiGe"), материалы на основе материала III-V групп, например арсенид галлия ("GaAs"), или любую их комбинацию. В одном варианте осуществления подложка 101 включает в себя соединительные слои металлизации для интегральных схем. По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления подложка 101 включает в себя электронные устройства, например транзисторы, запоминающие устройства, конденсаторы, резисторы, оптоэлектронные устройства, переключатели и любые другие активные и пассивные электронные устройства, которые разделены электроизолирующим слоем, например межслойным диэлектриком, изолирующим слоем канавки или любым другим изолирующим слоем, известным специалистам в области техники изготовления электронных устройств. По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления подложка 101 включает в себя соединения, например переходные отверстия, выполненные с возможностью соединения слоев металлизации.

В одном варианте осуществления подложка 101 представляет собой подложку полупроводник на изоляторе (SOI), включающую в себя объемную нижнюю подложку, средний изолирующий слой и верхний монокристаллический слой. Верхний монокристаллический слой может содержать любой упомянутый выше материал, например кремний.

Изолирующий слой 102 может представлять собой любой материал, пригодный для изоляции соседних устройств и предотвращения утечек. В одном варианте осуществления электрически изолирующий слой 102 представляет собой оксидный слой, например двуокись кремния или любой другой электроизолирующий слой, определенный конструкцией электронного устройства. В одном варианте осуществления изолирующий слой 102 содержит межслойный диэлектрик (ILD), например двуокись кремния. В одном варианте осуществления изолирующий слой 102 может включать в себя полиимид, эпоксидную смолу, определяемые под действием света материалы, такие как бензоциклобутен (ВСВ), и материалы серии WPR, или спин-он стекло. В одном варианте осуществления изолирующий слой 102 представляет собой слой с низкой проницаемой способностью (с низким значением k) ILD. Как правило, низкое значение k относится к диэлектрикам, имеющим диэлектрическую постоянную (проницаемость k), меньшую, чем проницаемость двуокиси кремния.

В одном варианте осуществления изолирующий слой 102 представляет собой слой изоляции с узкощелевой изоляцией (STI) для обеспечения областей изоляции поля, которые изолируют одно ребро от других ребер на подложке 101. В одном варианте осуществления толщина слоя 102 приблизительно находится в диапазоне от 500 ангстрем (Å) до 10,000 Å. Изолирующий слой 102 может представлять собой защитное покрытие, нанесенное с использованием любой из технологий, известных специалистам в области техники изготовления электронных устройств, такую как, но без ограничения, химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и физическое осаждение из паровой фазы (PVP).

В одном варианте осуществления изолирующий слой 102 выполнен структурированным и его подвергают травлению для формирования канавок, таких как канавка 103, используя одну из технологий структурирования и травления, известных специалисту в области изготовления электронных устройств. Канавка 103 имеет глубину D 121 и ширину W 122. Отношение размеров канавки 103 (D/W) определяет толщину буферных слоев, нанесенных через канавку. Чем выше отношение D/W канавки, тем более толстыми получаются буферные слои. В одном варианте осуществления буферные слои, нанесенные через канавку на подложку, являются достаточно толстыми, так что большая часть дефектов, возникающих из-за несоответствия решеток, захватываются в буферных слоях, и предотвращается их распространение в слой устройства, сформированный поверх буферных слоев. В одном варианте осуществления соотношение размеров канавки (D/W) составляет по меньшей мере 1,5 и более конкретно по меньшей мере 3. В одном варианте осуществления ширина канавки определяется шириной электронного устройства. Электронное устройство может, например, представлять собой устройство с тремя затворами, устройство на основе нанопроводников, устройство на основе нанополосок или любое другое электронное устройство. Например, ширина канавки 103 для транзистора с тремя затворами может составлять от приблизительно 5 нм до приблизительно 80 нм. Например, ширина канавки 103 для устройства на основе нанотрубки или устройства на основе нанопроводника может составлять от приблизительно 5 нм до приблизительно 80 нм. В одном варианте осуществления глубина канавки по меньшей мере в три раза больше, чем ширина канавки. Например, для транзистора с тремя затворами глубина канавки 103 может составлять от приблизительно 250 нанометров ("нм") до приблизительно 400 нм и более конкретно от приблизительно 300 нм до приблизительно 350 нм.

Канавка 103 в изолирующем слое 102 может иметь квадратную, прямоугольную, круглую, овальную или любую другую форму, которая открывает лежащую под ней подложку 101. По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления ширина канавки составляет от приблизительно 20 нм до приблизительно 300 нм. По меньшей мере в некоторых вариантах осуществления глубина канавки составляет от приблизительно 60 нм до приблизительно 600 нм.

На фиг. 2 показан вид 200 в поперечном сечении, аналогичный фиг. 1, после нанесения первого буферного слоя на подложку в соответствии с одним вариантом осуществления. Первый буферный слой 104 избирательно наносят через канавку 103 на открытый участок подложки 101. В одном варианте осуществления буферный слой 104 имеет параметр кристаллической решетки, лежащий в диапазоне между параметрами кристаллической решетки подложки 101 и слоя устройства, сформированного на нем. Обычно, константа кристаллической решетки представляет собой параметр решетки, который обычно определяется расстоянием между элементарными ячейками в кристаллической решетке. Параметр кристаллической решетки представляет собой меру структурной совместимости между разными материалами.

Материал для буферного слоя 104 выбирают таким образом, чтобы константа кристаллической решетки первого буферного слоя 104 ("LC1") находилась в диапазоне между константами решетки Si ("LCsi") и слоя канала устройства ("LCdc"). В одном варианте осуществления подложка 101 представляет собой кремниевую подложку, и буферный слой 104 содержит материал III-V групп. Как правило, материал III-V групп относится к компаундному полупроводниковому материалу, который содержит по меньшей мере один из элементов группы III Периодической таблицы, такой как алюминий ("Al"), галлий ("Ga"), индий ("В"), и по меньшей мере один из элементов V группы Периодической таблицы, такой как азот ("N"), фосфор ("Р"), мышьяк ("As"), сурьма ("Sb"). В одном варианте осуществления буферный слой 104 представляет собой InP, GaAs, InAlAs, другой материал III-V групп или любую их комбинацию. В одном варианте осуществления константа кристаллической решетки первого буферного слоя 104 является такой, что отношение R=(LCI-LCSi)/LCSi составляет от приблизительно 4% до приблизительно 8%.

В одном варианте осуществления толщина первого буферного слоя 104 составляет по меньшей мере приблизительно 50 нанометров ("нм") и, более конкретно по меньшей мере приблизительно 70 нм.

В одном варианте осуществления буферный слой 104 наносится через канавку 103 на открытый участок подложки 101 с использованием эпитаксии в выбранной области. Как показано на фиг. 2, эпитаксиальный буферный слой 104 локально выращивают на открытом участке полупроводниковой подложки 101 через канавку 103. Эпитаксиальный буферный слой 104 может быть избирательно нанесен через канавку 103 на открытый участок подложки 101 с использованием одной из эпитаксиальных технологий, известных специалистам в области техники изготовления электронного устройства, например с использованием химического осаждения из паровой фазы ("CVD"), металлоорганического химического осаждения из паровой фазы ("MOCVD"), осаждения атомарного слоя ("ALD") или другой технологии эпитаксиального выращивания, известной в области изготовления электронных устройств. В одном варианте осуществления первый эпитаксиальный буферный слой из InP наносят через канавку 103 на открытый участок подложки 101, используя технологию MOCVD, при температуре от приблизительно 400°C до приблизительно 650°C и более конкретно приблизительно 500°C.

На фиг. 3 показан вид 300 в поперечном сечении, аналогичный фиг. 2, после нанесения второго буферного слоя на первый буферный слой, в соответствии с одним вариантом осуществления. Второй буферный слой 105 избирательно наносят через канавку 103 на буферный слой 104. В одном варианте осуществления второй буферный слой 105 содержит материал III-V групп. В одном варианте осуществления второй буферный слой 105 представляет собой сплав арсенид индия и алюминия ("InxAl1-xAs"), антимонид и арсенид индия и галлия ("InxGa1-xAsSb"), другой материал III-V групп или любую их комбинацию. В одном варианте осуществления второй буферный слой 105, основанный на одном из материала III-V групп, нанесен на первый буферный слой 104 другого материала III-V групп. В одном варианте осуществления буферный слой 105 на основе второго материала III-V групп имеет параметр решетки, который соответствует параметру решетки слоя канала устройства на основе материала III-V групп. В одном варианте осуществления буферный слой 105 на основе второго материала III-V групп имеет параметр решетки, который соответствует параметру решетки слоя устройства из материала III-V групп, который имеет высокое содержание индия (по меньшей мере 53% мас.), например слоя InxAl1-xAs, слоя InxGa1-xAsSb, где х составляет по меньшей мере 0,53. В более конкретном варианте осуществления второй буферный слой 105 имеет параметр решетки, который соответствует параметру решетки слоя устройства из материала III-V групп, который имеет по меньшей мере 70% атомарную долю индия, например ("InxAl1-xAs", InxGa1-xAsSb"), где х равен по меньшей мере 0,7.

В одном варианте осуществления слой канала устройства представляет собой арсенид индия и галлия ("InGaAs"), и буферный слой 105 представляет собой InAlAs, InGaAsSb или любую их комбинацию. В одном варианте осуществления выбор второго буферного материала, который имеет нижнюю границу перехода с первым буферным слоем и верхнюю границу перехода со слоем канала устройства, выполняют так, чтобы константа решетки второго буферного слоя соответствовала константе решетки слоя канала InGaAs. В одном варианте осуществления толщина второго буферного слоя 105 составляет по меньшей мере приблизительно 200 нм.

В одном варианте осуществления буферный слой 105 наносят через канавку 103 на буферный слой 104, используя эпитаксию в отобранной области. Как показано на фиг. 2, эпитаксиальный буферный слой 105 локально выращивают на первом буферном слое 104 через канавку 103. Эпитаксиальный буферный слой 105 может быть избирательно нанесен через канавку 103 на первый буферный слой 104, используя одну из эпитаксиальных технологий, известных специалисту в области изготовления электронных устройств, например химическое осаждение из паровой фазы ("CVD"), металлоорганическое химическое осаждение из паровой фазы ("MOCVD"), нанесение атомарного слоя ("ALD"), или другую технологию эпитаксиального выращивания, известную специалисту в области изготовления электронных устройств. В одном варианте осуществления второй эпитаксиальный буферный слой InAlAs наносят через канавку 103 на первый буферный слой 104, используя технологию MOCVD при температуре от приблизительно 425°C до приблизительно 650°C, и более конкретно, от приблизительно 450°C до приблизительно 650°C.

На фиг. 4 показан вид 400 в поперечном сечении, аналогичный фиг. 3, после нанесения слоя устройства на второй буферный слой, в соответствии с одним вариантом осуществления. Слой 106 устройства избирательно наносят через канавку 103 на второй буферный слой 105. В одном варианте осуществления слой 106 устройства содержит слой канала устройства. Второй буферный слой 105 имеет параметр решетки, который соответствует параметру решетки слоя 106 устройства. В одном варианте осуществления слой 106 устройства содержит материал III-V групп, например InGaAs, InGaAsSb, который имеет высокое содержание индия (например, по меньшей мере 53% мас. (например, InxGa1-xAs, InxGa1-xAsSb, где х составляет по меньшей мере 0,53). В одном варианте осуществления слой 105 устройства содержит InGaAs, InGaAsSb, который содержит по меньшей мере 70% индия (например, InxGa1-xAs, InxGa1-xAsSb, где х составляет по меньшей мере 0,7).

В одном варианте осуществления слой 106 канала устройства представляет собой InGaAs, и второй буферный слой 105 представляет собой InAlAs, InGaAsSb или любую их комбинацию. В одном варианте осуществления константа решетки материала III-V групп второго буферного слоя соответствует константе решетки материала III-V групп слоя 106 устройства, как описано выше. Толщина слоя 106 устройства определяется конструкцией устройства. В одном варианте осуществления толщина слоя 106 устройства составляет от приблизительно 5 нм до приблизительно 100 нм.

В одном варианте осуществления слой 106 устройства наносят через канавку 103 на буферный слой 105, используя эпитаксию в отобранной области. Как показано на фиг. 4, слой 106 устройства локально выращивают на буферном слое 105 через канавку 103. Слой 106 эпитаксиального устройства может быть нанесен через канавку 103 на буферный слой 105 с использованием одной из эпитаксиальных технологий, известных специалистам в области изготовления электронных устройств, например химического осаждения из паровой фазы ("CVD"), металлоорганического химического осаждения из паровой фазы ("MOCVD"), осаждения атомарного слоя ("ALD") или другой технологии эпитаксиального выращивания, известной специалистам в области изготовления электронных устройств. В одном варианте осуществления слой устройства InGaAs наносят через канавку 103 на буферный слой 105, используя технологию MOCVD, при температуре от приблизительно 400°C до приблизительно 650°C.

На фиг. 5 показан вид 500 в поперечном сечении, аналогичный фиг. 5, после необязательного выращивания тонкого верхнего защитного слоя на слое устройства, в соответствии с одним вариантом выполнения. При необходимости на слой 106 устройства может быть нанесен тонкий верхний защитный слой в качестве переходной области (интерфейса) к диэлектрику затвора с высоким значением k, например TaSiOx, для улучшения управления затвором. Тонкий верхний защитный слой 107 может быть избирательно нанесен через канавку 103 на слой 106 устройства. В одном варианте осуществления тонкий верхний защитный слой 107 содержит материал III-V групп. В одном варианте осуществления верхний защитный слой 107 представляет собой InP. В одном варианте осуществления толщина верхнего защитного слоя 107 составляет от приблизительно 0,5 нм до приблизительно 3 нм.

В одном варианте осуществления верхний защитный слой 107 наносят через канавку 103 на слой 106 устройства, используя эпитаксию в выбранной области. Как показано на фиг. 5, верхний защитный слой 107 локально выращивают на слое 107 устройства через канавку 103. Верхний защитный слой 107 может быть избирательно нанесен через канавку 103 на слой 106 устройства с использованием эпитаксиальной технологии, известной специалистам в области изготовления электронных устройств, например химического осаждения из паровой фазы ("CVD"), металлоорганического химического осаждения из паровой фазы ("MOCVD"), осаждения атомарного слоя ("ALD") или другой технологии эпитаксиального выращивания, известной специалисту в области изготовления электронных устройств.

На фиг. 6 показан вид 600 в поперечном сечении, аналогичный представленному на фиг. 5, после нанесения сильнолегированного слоя поверх слоя устройства, в соответствии с одним вариантом осуществления. В одном варианте осуществления сильнолегированный слой 108 наносят поверх слоя устройства для получения истока и стока для устройства транзистора. Как показано на фиг. 6, многослойный стэк избирательно выращивают в канавке 103 на подложке 101, которая содержит сильнолегированный слой 108 на верхнем защитном слое 107, на слое 106 устройства, на втором буферном слое 105, на первом буферном слое 104, на подложке 101. В одном варианте осуществления сильно легированный слой 108 истока/стока затем удаляют из области затвора при обработке и оставляют в областях истока/стока во время приготовления транзистора.

В одном варианте осуществления сильнолегированный слой 108 истока/стока содержит материал III-V групп. В одном варианте осуществления сильнолегированный слой 108 имеет концентрацию легирующих добавок от 1×1019 до 1×1021 атомов/см3 и содержит материал III-V групп, который аналогичен материалу III-V групп слоя 107 устройства. В одном варианте осуществления толщина слоя 108 истока/стока определяется конструкцией устройства. В одном варианте осуществления толщина слоя 108 истока/стока составляет приблизительно от 10 нм до приблизительно 100 нм. В более конкретном варианте осуществления толщина слоя 108 истока/стока составляет приблизительно 20 нм. В одном варианте осуществления слой 108 истока/стока наносят через канавку 103 на верхний защитный слой 107, используя эпитаксию в выбранной области, слой 108 истока/стока может быть избирательно нанесен через канавку 103 на верхний защитный слой 107 с использованием одной из эпитаксиальных технологий, известных специалистам в области изготовления электронных устройств, например химического осаждения из паровой фазы ("CVD"), металлоорганического химического осаждения из паровой фазы ("MOCVD"), осаждения атомарного слоя ("ALD") или другой технологии эпитаксиального выращивания, известной специалисту в области изготовления электронных устройств.

На фиг. 11 показан вид 1100 в перспективе многослойного стэка, как представлено на фиг. 6, в соответствии с одним вариантом осуществления. Многослойный стэк для изготовления электронных устройств содержит первый буферный слой 204 в канавке, сформированный в изолирующем слое 202 на подложке 201. Второй буферный слой 205 нанесен на первый буферный слой 204 и слой 206 канала устройства - на второй буферный слой. Второй буферный слой 205 имеет параметр решетки, который соответствует параметру решетки слоя 206 канала устройства. Первый буферный слой 204 имеет параметр решетки в диапазоне между параметрами решетки подложки 201 и слоя 206 канала устройства, как описано выше.

В одном варианте осуществления каждый из первого буферного слоя 204, второго буферного слоя 205 и слоя 206 канала устройства представляет собой слой на основе материала III-V групп, и подложка 201 представляет собой кремниевую подложку, как описано выше. Верхний защитный слой 207, в случае необходимости, наносят на слой 206 канала устройства, как описано выше. В одном варианте осуществления каждый из первого буферного слоя 204, второго буферного слоя 205, слоя 206 канала устройства и верхнего защитного слоя 207 наносят, используя химическое осаждение из паровой фазы, как описано выше.

Как правило, когда встраивают несогласованные по решетке пленки, формируются дефекты. Эти дефекты после формирования распространяются вверх по решетке под определенным углом. Многослойный стэк для изготовления электронных устройств, содержащий первый буферный слой 204 в канавке 203, в изолирующем слое 202 на подложке 201, второй буферный слой 205 на первом буферном слое 204; и слой 206 канала устройства на втором буферном слое 205, в котором второй буферный слой 205 имеет параметр решетки, который соответствует параметру решетки слоя 206 канала устройства, и в котором первый буферный слой 204 имеет параметр решетки в диапазоне между параметрами решеток подложки 201 и слоя 206 канала устройства, позволяет разместить границу перехода окончания дефекта далеко под слоем 206 канала фактического устройства, так что дефект не влияет на характеристики устройства.

На фиг. 7 показан вид 700 в поперечном сечении, аналогичный фиг. 6, после удаления сильнолегированного слоя истока/стока из области 123 затвора устройства, в соответствии с одним вариантом осуществления. Сильнолегированный слой 108 истока/стока оставляют ненарушенным в областях истока/стока (не показаны) слоя 106 устройства.

На фиг. 8 показан вид 800 в поперечном сечении, аналогичный фиг. 7, после того, как было сформировано ребро устройства, в соответствии с одним вариантом осуществления. Как показано на фиг. 8, ребро 109 устройства содержит участок необязательного верхнего защитного слоя 112 на участке слоя 111 устройства, на участке второго буферного слоя 110. Как показано на фиг. 8, ребро 108 имеет верхнюю поверхность 124 и противоположные боковые стенки 125 и 126. В одном варианте осуществления формирование ребра 109 подразумевает нанесение структурированной твердой маски на верхний защитный слой 107 с последующим формированием выемки в изолирующем слое 102 вплоть до глубины, определенной конструкцией устройства, как известно специалисту в области изготовления электронных устройств. В одном варианте осуществления в изолирующем слое 102 формируют выемку, используя технологию избирательного вытравливания, оставляя ребро 109 без нарушений. Например, выемка в изолирующем слое 102 может быть сформирована с использованием технологии избирательного вытравливания, известной специалистам в области изготовления электронных устройств, но при этом она не ограничена влажным вытравливанием и сухим вытравливанием химическим составом, имеющим, по существу, высокую избирательную способность в отношении ребра на подложке 101. Это означает, что химический состав, в основном, вытравливает изолирующий слой 102, а не ребро на подложке 101. В одном варианте осуществления отношение скоростей вытравливания изолирующего слоя 102 к ребру составляет по меньшей мере 10:1.

Как показано на фиг. 8, структурированную твердую маску удаляют с ребра 109. Слой структурированной твердой маски может быть удален с верхней части ребра 109 с использованием обработки полировкой, такой как СМР, как известно специалисту в области изготовления электронных устройств. Как показано на фиг. 8, на изолирующем слое 102 формируют выемку вплоть до определенной глубины, которая определяет высоту ребра 109 устройства относительно верхней поверхности изолирующего слоя 102. Высота и ширина ребра 109 обычно определены проектом. В одном варианте осуществления высота ребра составляет от приблизительно 10 нм до приблизительно 100 нм, и ширина ребра 109 составляет от приблизительно 5 нм до приблизительно 20 нм.

На фиг. 9 показан вид 900 в поперечном сечении, аналогичный фиг. 8, после нанесения изолирующего слоя 113 на изолирующий слой 102 рядом с боковыми стенками части первого буферного слоя 110, в соответствии с одним вариантом осуществления. В одном варианте осуществления изолирующий слой 113 может представлять собой любой материал, пригодный для изоляции соседних устройств и предотвращения утечек из ребер. В одном варианте осуществления электрически изолирующий слой 113 представляет собой оксидный слой, например двуокись кремния или любой другой электроизолирующий слой, как задано проектом. В одном варианте осуществления изолирующий слой 113 представляет собой слой STI для обеспечения полевой изоляции областей, которые изолируют одно ребро от других ребер на подложке 101. В одном варианте осуществления толщина изолирующего слоя 113 соответствует толщине участка второго буферного слоя 110, который определяется конструкцией устройства на ребре. В одном варианте осуществления толщина изолирующего слоя 113 находится приблизительном в диапазоне от 1 нм до приблизительно 30 нм. Изолирующий слой 113 может представлять собой защитное покрытие, нанесенное с использованием любой из технологий, известных специалисту в области техники изготовления электронных устройств, такой как, но без ограничений, химическое осаждение из паровой фазы (CVD), и физическое осаждение из паровой фазы (PVP).

На фиг. 10 показан вид 1000 в поперечном сечении, аналогичный фиг. 9, после нанесения диэлектрического слоя затвора и слоя электрода затвора на ребро, в соответствии с одним вариантом осуществления. Диэлектрический слой 114 затвора сформирован на и вокруг трех сторон полупроводникового ребра 109. Как показано на фиг. 10, диэлектрический слой 114 затвора формируется на или рядом с верхней поверхностью 124 и на или рядом с боковой стенкой 125, и на или рядом с боковой стенкой 126 ребра 109. Диэлектрический слой 114 затвора может представлять собой любой хорошо известный диэлектрический слой затвора.

В одном варианте осуществления диэлектрический слой 103 затвора представляет собой диэлектрический материал с высоким значением к, имеющий диэлектрическую постоянную, большую, чем диэлектрическая постоянная двуокиси кремния. В одном варианте осуществления электрически изолирующий слой 103 содержит диэлектрический материал с высоким значением k, такой как металлооксидный диэлектрик. Например, диэлектрический слой 103 затвора может представлять собой, но не ограничен этим, окись кремния и тантала (TaSiOx); пентаокись (Ta2O5), и окись титана (TiO2), окись циркония (ZrO2), окись гафния (HfO2), окись лантана (La2O4), титанат циркония и свинца (PZT), другой диэлектрический материал с высоким значением к или их комбинации. В одном варианте осуществления диэлектрик 114 затвора представляет собой диэлектрический слой из двуокиси кремния (SiO2), оксинитрида кремния (SiOxNy) или нитрида кремния (Si3N4). В одном варианте осуществления толщина диэлектрического слоя 103 затвора находится в диапазоне от приблизительно 1 нм до приблизительно 20 нм и более конкретно от приблизительно 5 нм до приблизительно 10 нм.

Как показано на фиг. 10, слой 115 электрода затвора нанесен на диэлектрик 114 затво