[发明专利]绝缘体上三维半导体器件及其形成方法

权利要求书

1.一种绝缘体上三维半导体器件，其特征在于，包括：

衬底；

超薄绝缘层，所述超薄绝缘层位于所述衬底之上，所述超薄绝缘层的材料为单晶稀土氧化物或单晶氧化铍；

具有第一宽度和第一高度的平面超薄半导体结构，所述平面超薄半导体结构位于所述超薄绝缘层之上；

具有第二宽度和第二高度的绝缘鳍形种子层，所述绝缘鳍形种子层镶嵌于所述平面超薄半导体结构之中且与所述超薄绝缘层上表面相邻接，其中，所述第二宽度小于所述第一宽度，所述第二高度大于或等于所述第一高度，所述绝缘鳍形种子层的材料为单晶稀土氧化物或单晶氧化铍；

具有第三宽度和第三高度的垂直半导体鳍，所述垂直半导体鳍位于所述绝缘鳍形种子层之上，并且所述第三宽度小于第一宽度；

栅介质层，所述栅介质层包覆所述平面超薄半导体结构的上表面和侧面、所述绝缘鳍形种子层的侧面，以及所述垂直半导体鳍的上表面和侧面；以及

栅电极，所述栅电极位于所述栅介质层之上并且包覆所述平面超薄半导体结构、所述绝缘鳍形种子层，以及所述垂直半导体鳍。

2.如权利要求1所述的绝缘体上三维半导体器件，其特征在于，所述单晶稀土氧化物的材料包括：(Gd_1-xEr_x)₂O₃、(Gd_1-xNd_x)₂O₃、(Er_1-xNd_x)₂O₃、(Er_1-xLa_x)₂O₃、(Pr_1-xLa_x)₂O₃、(Pr_1-xNd_x)₂O₃、(Pr_1-xGd_x)₂O₃中的一种或多种的组合，其中x的取值范围为0-1。

3.如权利要求1所述的绝缘体上三维半导体器件,其特征在于，所述超薄绝缘层的厚度小于100nm。

4.如权利要求1所述的绝缘体上三维半导体器件,其特征在于，所述平面超薄半导体结构的厚度小于20nm。

5.如权利要求1所述的绝缘体上三维半导体器件，其特征在于，所述超薄绝缘层和平面超薄半导体结构是通过晶体外延生长形成的。

6.如权利要求1所述的绝缘体上三维半导体器件,其特征在于，还包括：形成在所述衬底中且紧邻所述超薄绝缘层的背栅。

7.如权利要求1所述的绝缘体上三维半导体器件，其特征在于，还包括：

平面源区，所述平面源区位于所述平面超薄半导体结构的一侧，并且所述平面源区形成在所述平面超薄半导体结构之内；

平面漏区，所述平面漏区位于所述平面超薄半导体结构的相对的一侧，并且所述平面源区和所述平面漏区被所述栅介质层和所述栅电极分隔开，并且所述平面漏区形成在所述平面超薄半导体结构之内；

垂直鳍形源区，所述垂直鳍形源区位于所述垂直半导体鳍的一侧，并且与所述平面源区相邻接，并且所述垂直鳍形源区形成在垂直半导体鳍之内；以及

垂直鳍形漏区，所述垂直鳍形漏区位于所述垂直半导体鳍的相对的一侧，并且与所述平面漏区相邻接，并且所述垂直鳍形漏区形成在垂直半导体鳍之内，并且所述垂直鳍形源区和所述垂直鳍形漏区被栅介质层和栅电极分隔开。

8.如权利要求1所述的绝缘体上三维半导体器件，其特征在于，所述衬底的材料包括：单晶Si、单晶SiGe、单晶Ge中的一种或及其组合。

9.如权利要求1所述的绝缘体上三维半导体器件，其特征在于，所述平面超薄半导体结构和垂直半导体鳍的材料包括：Si、Ge、Si_1-yGe_y、Si_1-zC_z、Ge_1-rSn_r、III-V族半导体材料或II-VI族半导体材料，其中y、z和r的取值范围为0-1。