[发明专利]具有嵌入式电介质间隔的纳米线晶体管

权利要求书

1.一种纳米线晶体管，该晶体管包括：

衬底；

在设置在衬底上面的源极和漏极之间延伸第一横向长度的第一半导体丝；

设置在第一丝和第一横向长度的沟道部分内的衬底之间的栅极堆叠，该栅极堆叠包括通过栅极电介质材料与第一丝分离的栅极电极材料；以及

一对嵌入式电介质间隔，其被设置在第一丝和第一横向长度的端部部分内的衬底之间，并且使栅极堆叠与源极和漏极分离。

2.根据权利要求1所述的晶体管，进一步包括设置在第一丝上面且在源极和漏极之间延伸第一横向长度的第二半导体丝，并且其中：

该栅极堆叠进一步设置在第一丝和第二丝之间，其中栅极电介质使栅极电极材料与第一丝和第二丝分离；以及

该嵌入式电介质间隔进一步设置在第一横向长度的端部部分内的第二丝和第一丝之间。

3.根据权利要求1所述的晶体管，其中该嵌入式间隔包括具有低于3.5的体相对介电常数的无定形电介质材料。

4.根据权利要求1所述的晶体管，其中：

该栅极堆叠进一步设置在与衬底相对的第一丝的顶部表面上面，并且在与第一横向长度正交的方向上使第二横向长度延伸超过第一丝；以及

具有第二横向长度的外部电介质间隔被设置在顶部丝表面上面和使栅极电极与源极和漏极分离的丝的相对侧壁上面。

5.根据权利要求1所述晶体管，其中：

该外部电介质间隔接触嵌入式电介质间隔的第一和第二侧壁；

该栅极电介质材料接触嵌入式电介质间隔的第三侧壁；以及

该源极或漏极接触嵌入式电介质间隔的第四侧壁。

6.根据权利要求5所述的晶体管，其中：该外部电介质间隔使栅极电极与源极和漏极分离达基本上等于嵌入式电介质间隔使栅极电极与源极和漏极分离的距离的距离。

7.根据权利要求6所述的晶体管，其中：

该端部部分中的每一个都包括小于4nm的第一横向长度；以及

该外部电介质间隔使栅极堆叠与源极和漏极分离至多4nm。

8.根据权利要求5所述的晶体管，其中该外部电介质间隔包括具有第一成分的无定形电介质材料，并且该嵌入式电介质间隔包括具有与第一成分不同的第二成分的无定形电介质材料。

9.根据权利要求8所述的晶体管，其中该嵌入式电介质间隔包括具有比外部电介质间隔的相对介电常数更低的相对介电常数的材料。

10.根据权利要求1所述的晶体管，其中：

该第一半导体丝被设置在被衬底的无定形电介质区包围的衬底的结晶半导体区上面；

该源极和漏极中的每一个都包括与结晶半导体区接触的重掺杂的半导体晶体；以及

在结晶半导体区与源极和漏极晶体之间的接口被设置在隔离电介质区的顶部表面下面。

11.根据权利要求10所述的晶体管，其中该结晶半导体区与源极和漏极晶体之间的接口被设置在隔离电介质区的顶部表面下面达至少等于第一横向长度的各端部部分中的一个的距离。

12.根据权利要求1所述的晶体管，其中：

该半导体丝是Ge或III-V化合物的晶体；

该源极和漏极中的每一个都包括Ge或III-V化合物的重掺杂的晶体；

该栅极电介质材料是从由HfO₂、Al₂O₃、HfSiO_x、HfAlO_x和TaSiO_x组成的组中选择的；以及

该栅极电极材料包括一种或多种金属。

13.根据权利要求12所述的晶体管，其中：

该半导体丝包括Ge的晶体；以及

该源极和漏极二者被掺杂有受主杂质。