[发明专利]一种半导体结构及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体结构的制造方法，其特征在于，该方法包括：

a)提供半导体衬底(100)，所述衬底(100)上有绝缘层(110)，在所述绝缘层(110)上具有由单原子层或双原子层硅构成的沟道层(200)，所述半导体衬底(100)和绝缘层(110)和沟道层的形成方法为：

将SOI硅片的体型硅衬底和埋氧层通过化学机械抛光或刻蚀技术将SOI片正面硅膜减薄到1～2个原子层，形成单原子层或双原子层硅沟道层(200)；

b)对所述的单原子层或双原子层硅的沟道层(200)进行图形化，形成各个场效应晶体管对应的沟道区；

c)在所述沟道层边缘处(200)和绝缘层(110)上形成源/漏区(300)；

d)在所述沟道层(200)上形成栅介质(400)和栅极(410)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中所述半导体衬底(100)为硅片、锗片或化合物半导体，通过沉积的方法在所述衬底(100)表面形成绝缘层(110)和单原子层或双原子层硅沟道层(200)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述沉积的方法为外延、原子层沉积或在纳米狭孔中淬火冷却液态硅。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述绝缘层(110)的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅之一或其任意组合。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)中所述源/漏区(300)的材料为金属Ti、Cr、Au之一或其任意组合，或重掺杂多晶硅。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d)中所述栅介质(400)的材料为氧化硅、氮氧化硅，或沉积而成的高K介质，包括HfO₂、HfSiO、HfSiON、HfTaO、HfTiO、HfZrO、Al₂O₃、La₂O₃、ZrO₂或LaAlO中的一种或其组合，或是具有2～5个原子层厚度的六方氮化硼层。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d)中所述栅极可以是通过沉积形成的重掺杂多晶硅，或是通过沉积TaC、TiN、TaTbN、TaErN，TaYbN、TaSiN、HfSiN、MoSiN、RuTa_x、NiTa_x之一或其任意组合形成的功函数金属层。

8.一种半导体结构，其特征在于，该半导体结构包括衬底(100)、绝缘层(110)、沟道层(200)、源/漏区(300)、栅介质(400)和栅极(410)，其中：

所述绝缘层(110)位于所述衬底(100)之上；

所述沟道层(200)位于所述绝缘层(110)之上，并在边缘处与所述源/漏区(300)相接；

所述沟道层(200)的材料为单原子层硅或双原子层硅，通过将SOI片正面硅膜减薄到1～2个原子层形成；

所述栅介质(400)位于所述沟道层(200)之上，所述栅极(410)位于所述栅介质(400)之上。

9.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于：

所述衬底(100)是体硅硅片、SOI硅片、锗片或化合物半导体。

10.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于：

所述源/漏区(300)是金属Ti、Cr、Au之一或其任意组合，或重掺杂多晶硅。

11.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于：

所述栅介质(400)是氧化硅、氮氧化硅，或沉积而成的高K介质，包括HfO₂、HfSiO、HfSiON、HfTaO、HfTiO、HfZrO、Al₂O₃、La₂O₃、ZrO₂或LaAlO中的一种或其组合，或是具有2～5个原子层厚度的六方氮化硼层。

12.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于：

所述栅极(410)是重掺杂多晶硅，或是通过沉积TaC，TiN，TaTbN，TaErN，TaYbN，TaSiN，HfSiN，MoSiN，RuTa_x，NiTa_x形成功函数金属层。