一種自對準(zhǔn)GaAs-PMOS器件結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種自對準(zhǔn)GaAs溝道PMOS器件結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下：一N型砷化鎵溝道層；一在該N型砷化鎵溝道層源端上的InGaP刻蝕截止層；一在該InGaP刻蝕截止層上的P型GaAs歐姆接觸層；一在該P型GaAs歐姆接觸層上形成的源端金屬電極；一在該N型砷化鎵溝道層與源端材料層上的氧化鋁介質(zhì)層；一在該氧化鋁介質(zhì)層上形成的柵金屬電極；一在該N型砷化鎵溝道層上形成的P型歐姆接觸區(qū)域；一在該P型歐姆接觸區(qū)域上形成的漏端金屬電極。
【專利說明】
一種自對準(zhǔn)GaAs-PMOS器件結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自對準(zhǔn)砷化鎵PMOS器件結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于高性能II1-V族半導(dǎo)體CMOS技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]m- V化合物半導(dǎo)體材料相對硅材料而言，具有高載流子迀移率、大的禁帶寬度等優(yōu)點，而且在熱學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué)等方面都有很好的特性。缺乏與NMOS器件相匹配的PMOS器件一直是II1-V族半導(dǎo)體在大規(guī)模CMOS集成電路中的應(yīng)用的主要障礙之一。最新研究報道表明:源漏寄生電阻大是影響II1-V PMOS器件性能提升的一個重要因素。因此，需要一種新的途徑在II1-V族半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)自對準(zhǔn)的PMOS器件，降低PMOS器件的源漏寄生電阻，提高器件性能，以滿足高性能II1-V族半導(dǎo)體CMOS技術(shù)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一)要解決的技術(shù)問題
[0004]本發(fā)明的主要目的是提供一種自對準(zhǔn)砷化鎵PMOS器件結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)以砷化鎵為溝道材料的自對準(zhǔn)PMOS器件，實現(xiàn)與高電子迀移率為溝道材料的111 - V族半導(dǎo)體匪OS器件相匹配，滿足高性能II1-V族半導(dǎo)體CMOS技術(shù)的要求。
[0005](二)技術(shù)方案
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種自對準(zhǔn)砷化鎵PMOS器件結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)依次為:
[0007]一 N型砷化鎵溝道層；
[0008]一在該N型砷化鎵溝道層源端上的InGaP刻蝕截止層；
[0009]一在該InGaP刻蝕截止層上的P型GaAs歐姆接觸層；
[0010]—在該P型GaAs歐姆接觸層上形成的源端金屬電極；
[0011 ] 一在該N型砷化鎵溝道層與源端材料層上的氧化鋁介質(zhì)層；
[0012]—在該氧化鋁介質(zhì)層上形成的柵金屬電極；
[0013]—在該N型砷化鎵溝道層上形成的P型歐姆接觸區(qū)域；
[0014]—在該P型歐姆接觸區(qū)域上形成的漏端金屬電極。
[0015]在上述方案中，所述的InGaP刻蝕截止層是N型摻雜，摻雜濃度為3X 117CnT3;
[0016]在上述方案中，所述的InGaP刻蝕截止層厚度為2納米；
[0017]在上述方案中，所述的InGaP刻蝕介質(zhì)層厚度、柵介質(zhì)厚度和柵金屬寬度決定了PMOS器件的實際柵長；
[0018]在上述方案中，所述的P型GaAs歐姆接觸層的厚度為100納米；
[0019]在上述方案中，所述的源端歐姆接觸層和InGaP刻蝕截止層的刻蝕角度為80-85度；
[0020]在上述方案中，所述的柵金屬電極為刻蝕而成的側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
[0021](三)有益效果
[0022]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0023]本發(fā)明提供的一種GaAs溝道PMOS器件結(jié)構(gòu)，利用GaAs歐姆接觸層和InGaP刻蝕截止層的陡直性刻蝕面，實現(xiàn)柵介質(zhì)和柵金屬的陡直刻蝕面上的集成;通過柵金屬在陡直刻蝕面通過側(cè)墻工藝的集成，實現(xiàn)器件柵長的有效控制;通過漏端自對準(zhǔn)離子注入，實現(xiàn)漏端寄生電阻的降低;所以發(fā)明這種GaAs溝道PMOS器件結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)在GaAs溝道PMOS器件上的柵長縮小和源漏寄生電阻的兩大功效，從而滿足高性能II1-V族半導(dǎo)體CMOS技術(shù)的要求。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明提供的GaAs溝道自對準(zhǔn)PMOS器件結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明提供的GaAs溝道自對準(zhǔn)PMOS器件結(jié)構(gòu)的實施例圖；
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖2，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]如圖2所示，本實施例提供了一種砷化鎵溝道自對準(zhǔn)PMOS器件結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)依次為:
[0028]一 N型砷化鎵溝道層(201);
[0029]一在該N型砷化鎵溝道層源端上的InGaP刻蝕截止層(202)；
[0030]一在該InGaP刻蝕截止層(202)上的P型GaAs歐姆接觸層(203);
[0031]一在該P型GaAs歐姆接觸層(203)上形成的源端金屬電極(206)；
[0032]一在該N型砷化鎵溝道層與源端材料層上的氧化鋁介質(zhì)層(204);
[0033]一在該氧化鋁介質(zhì)層(204)上形成的柵金屬電極(205);
[0034]一在該N型砷化鎵溝道層(201)上形成的P型歐姆接觸區(qū)域(201-D);
[0035]一在該P型歐姆接觸區(qū)域(201 -D)上形成的漏端金屬電極(206)。
[0036]在本實施例中，所述的砷化鎵溝道層是在半絕緣砷化鎵襯底上采用MBE或者M(jìn)BE生長的，生長溝道層之前，對半絕緣砷化鎵襯底進(jìn)行表面清洗；
[0037]在本實施例中，砷化鎵溝道的厚度為100納米；
[0038]在本實施例中，所述的InGaP刻蝕截止層是N型摻雜，摻雜雜質(zhì)為硅，摻雜濃度為3XlO17Cm-3;
[0039]在本實施例中，所述的InGaP刻蝕截止層厚度為2納米；
[0040]在本實施例中，所述的P型GaAs歐姆接觸層的厚度為100納米；
[0041]在本實施例中，所述的源端歐姆接觸層和InGaP刻蝕截止層的刻蝕角度為80-85度；
[0042]在本實施例中，所述的氧化鋁介質(zhì)厚度為3納米；
[0043]在本實施例中，所述的柵金屬為鎢金屬，采用濺射的方法集成到該結(jié)構(gòu)中，并采用ICP刻蝕的方法形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)；
[0044]在本實施例中，所述的漏端離子注入?yún)^(qū)(101-D)采用離子注入方法在漏端形成，注入邊緣與柵金屬邊緣對齊；
[0045]在本實施例中，所述的InGaP刻蝕介質(zhì)層厚度、柵介質(zhì)厚度和柵金屬寬度決定了PMOS器件的實際柵長；
[0046]在本實施例中，所述的源漏金屬電極采用電子束蒸發(fā)方式在P型的砷化鎵材料上沉積而成，金屬層為Pt/Ti/Pt/Au。
[0047]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種自對準(zhǔn)GaAs溝道PMOS器件結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下: 一 N型砷化鎵溝道層； 一在該N型砷化鎵溝道層源端上的InGaP刻蝕截止層； 一在該InGaP刻蝕截止層上的P型GaAs歐姆接觸層； 一在該P型GaAs歐姆接觸層上形成的源端金屬電極； 一在該N型砷化鎵溝道層與源端材料層上的氧化鋁介質(zhì)層； 一在該氧化鋁介質(zhì)層上形成的柵金屬電極； 一在該N型砷化鎵溝道層上形成的P型歐姆接觸區(qū)域； 一在該P型歐姆接觸區(qū)域上形成的漏端金屬電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自對準(zhǔn)GaAs溝道PMOS器件結(jié)構(gòu)，其特征在于該InGaP刻蝕截止層是N型摻雜，摻雜濃度為3 X 117Cnf3。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自對準(zhǔn)GaAs溝道PMOS器件結(jié)構(gòu)，其特性在于該InGaP刻蝕截止層厚度為2納米。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自對準(zhǔn)GaAs溝道PMOS器件結(jié)構(gòu)，其特征在于該InGaP刻蝕介質(zhì)層厚度、柵介質(zhì)厚度和柵金屬寬度決定了該器件的實際柵長。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自對準(zhǔn)GaAs溝道PMOS器件結(jié)構(gòu)，其特征在于該P型GaAs歐姆接觸層的厚度為100納米。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自對準(zhǔn)GaAs溝道PMOS器件結(jié)構(gòu)，其特征在于該P型GaAs歐姆接觸層的刻蝕角度為80-85度。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自對準(zhǔn)GaAs溝道PMOS器件結(jié)構(gòu)，其特征在于該柵金屬電極為刻蝕而成的側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L29/78GK106024904SQ201610613952
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月29日
【發(fā)明人】王勇, 王瑛, 丁超
【申請人】東莞華南設(shè)計創(chuàng)新院, 廣東工業(yè)大學(xué)