[发明专利]具有核-壳结构的半导体器件

说明书

本发明提供了具有核‑壳结构的半导体器件。一种器件结构包括形成在支撑件上的核结构、以及形成核结构上并且围绕核结构的至少一部分的壳材料。壳材料和核结构配置为在壳材料中形成量子阱沟道。

技术领域

本发明描述的技术通常涉及半导体器件，更具体地，涉及半导体器件的制造。

背景技术

传统的平面器件通常在小型化和合适材料的选择方面存在限制。因为半导体器件的部件尺寸继续缩小(例如，进入亚50nm范畴内)，所以诸如短沟道效应和亚阈值特性差的各种问题通常在传统的平面器件中变得较为严重。已经开发出具有增强性能的新型器件几何形状(诸如三维器件结构(例如，FinFET))以及用于N-MOS和P-MOS器件的不同高迁移率沟道的异质集成，以推动器件和电路向更高组装密度的发展。

发明内容

为解决现有技术中所存在的缺陷，本发明提供了一种器件结构，包括：核结构，形成在支撑件上；以及壳材料，形成在所述核结构上并且围绕所述核结构的至少一部分，所述壳材料和所述核结构配置为在所述壳材料中形成量子阱沟道。

根据本发明的一个实施例，所述核结构和所述壳材料包括在纳米线结构中；以及所述纳米线结构大致平行于所述支撑件。

根据本发明的一个实施例，所述核结构和所述壳材料包括在纳米线结构中；以及所述纳米线结构大致垂直于所述支撑件。

根据本发明的一个实施例，所述壳材料与第一能带隙相关联；所述核结构与第二能带隙相关联；以及所述第一能带隙小于所述第二能带隙。

根据本发明的一个实施例，形成在所述壳材料和所述核结构之间的界面处的势垒层与介于约0.3eV至约0.5eV之间的势垒高度相关联。

根据本发明的一个实施例，该结构还包括：包装材料，形成在所述壳材料上并且围绕所述壳材料的至少一部分；其中：所述壳材料与第一能带隙相关联；所述包装材料与第二能带隙相关联；以及所述第一能带隙小于所述第二能带隙。

根据本发明的一个实施例，所述壳材料与第一晶格常数相关联；所述核结构与第二晶格常数相关联；以及所述第一晶格常数大于所述第二晶格常数。

根据本发明的一个实施例，所述第一晶格常数比所述第二晶格常数高出约1％至约8％。

根据本发明的一个实施例，所述核结构具有在第一范围内的第一厚度；以及所述壳材料具有在第二范围内的第二厚度。

根据本发明的一个实施例，所述第一范围对应于约3nm至约15nm；以及所述第二范围对应于约2nm至约15nm。

根据本发明的一个实施例，至少基于与所述核结构的所述第一厚度相关联的信息来确定与所述壳材料相关联的所述第二范围。

根据本发明的一个实施例，所述壳材料包括硅、硅锗、锗、和III-V材料中的至少一种；以及所述核结构包括硅、硅锗和锗中的至少一种。

根据本发明的一个实施例，所述核结构与第一导电类型相关联；以及所述壳材料与不同于所述第一导电类型的第二导电类型相关联。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：在支撑件上形成核结构；以及在所述核结构上形成壳材料，以围绕所述核结构的至少一部分，所述壳材料包括量子阱沟道。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括：在所述壳材料上形成包装材料，以围绕所述壳材料的至少一部分，从而在所述壳材料中形成所述量子阱沟道。

根据本发明的一个实施例，在所述支撑件上形成所述核结构的工艺包括：在所述支撑件上形成第一材料；以及去除所述第一材料下方的所述支撑件的一部分，以形成包括所述核结构的纳米线结构。