[发明专利]一种具有环形沟道区的MOS器件及其制备方法

说明书

本申请公开了一种具有环形沟道区的MOS器件及其制备方法，属于MOS器件技术领域，解决了现有技术中尺寸较小(例如，纳米级)的平面MOS器件短沟道效应以及栅控能力和饱和电流下降的问题。本申请的MOS器件包括源极、漏极、栅极和沟道区，漏极位于源极外围，沟道区位于源极和漏极之间，沟道区的形状为环形；沿源极至漏极方向，沟道区表面开设多个沟道，栅极位于沟道内。本申请的制备方法包括如下步骤：形成源极和漏极；在源极和漏极之间形成沟道区；沿源极至漏极方向，在沟道区表面刻蚀、外延沟道材料形成沟道；在沟道内形成栅极。本申请的MOS器件及其制备方法能够展宽电流通道的面积、提高饱和电流。

技术领域

本申请涉及一种MOS器件，具体涉及一种具有环形沟道区的MOS器件及其制备方法。

背景技术

随着半导体器件的不断微缩，为了满足设计对开启电压和饱和电流等需求，三维器件(例如，Finfet和纳米线等)正在成为行业发展方向。但是，由于三维器件工艺(例如，Fin制备工艺)相对复杂，设备能力要求高，因此，相比之下，平面器件工艺仍具备相当的成本和工艺优势，将在相当一段时间内与三维器件并存。

现有的平面器件工艺中，一般采用对称的源漏结构，但是，随着沟道尺寸的不断减小，特别是进入到纳米尺度后，源漏的短沟道效应愈发明显，栅控能力下降，饱和电流也相应下降。

发明内容

鉴于上述的分析，本申请旨在提供一种具有环形沟道区的MOS器件及其制备方法，解决了现有技术中尺寸较小(例如，纳米级)的平面MOS器件短沟道效应以及栅控能力和饱和电流下降的问题。

本申请的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本申请提供了一种具有环形沟道区的MOS器件，包括基板以及设于基板上的源极、漏极、栅极和沟道区，漏极位于源极外围，沟道区位于源极和漏极之间，沟道区的形状为环形；沿源极至漏极方向，沟道区表面开设多个沟道，沟道的侧壁和底部为沟道功能区，栅极位于沟道内。

进一步的，沟道区的形状为圆环形，沟道沿圆环形的沟道区的径向设置。

进一步的，源极和漏极的厚度为10～500nm。

进一步的，沟道区内的沟道材料采用Si、SiGe、Ge或GaAs。

进一步的，沟道区与源极之间、沟道区与漏极之间分别设有轻掺杂漏区。

进一步的，沟道与栅极之间设有栅极电介质层。

进一步的，栅极电介质层采用HfO₂或LaAlO₃制成。

进一步的，栅极电介质层为纳米叠层结构，包括层叠的含氟聚合物层和氧化物层，氧化物层包括交替层叠的氧化铝层和氧化铪层。

进一步的，沟道与栅极电介质层之间设有界面氧化层。

本申请还提供了一种具有环形沟道区的MOS器件的制备方法，用于制备上述具有环形沟道区的MOS器件，制备方法包括如下步骤：

步骤1：提供一基板，在基板的表面形成源极和漏极；

步骤2：在源极和漏极之间外延生长沟道材料，形成沟道区，通过化学机械抛光的方法(例如，热氧化，热氧化温度为750℃～850℃，热氧化时间为1min～10min)将表面磨平，其中，掺杂浓度控制在1E16/cm³～1E18/cm³(例如，1E17/cm³～5E17/cm³)，沟道区的掺杂类型与源极和漏极的掺杂类型相反；