本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

目前，使用二維半導(dǎo)體層能夠降低功率損耗，這是因?yàn)榕c厚半導(dǎo)體層相比，半導(dǎo)體層的二維結(jié)構(gòu)能夠提高柵電極的靜電控制并且降低短溝道效應(yīng)。最小的可允許的溝道長(zhǎng)度正比于材料厚度的平方根因此通過使用較薄的材料，可以制造帶有較短溝道的晶體管。就0.65nm厚的單層MoS₂而言，帶有1.5nm長(zhǎng)的溝道的晶體管仍然具有晶體管功能。

但是對(duì)于較少層二維半導(dǎo)體層的FET，接觸電阻成為一個(gè)挑戰(zhàn)，其歐姆接觸的電阻較高，影響了FET的器件性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是：提供一種帶有二維半導(dǎo)體層溝道和鰭式半導(dǎo)體層溝道的半導(dǎo)體裝置。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種半導(dǎo)體裝置，包括：半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底上的絕緣層；以及位于所述絕緣層上的溝道結(jié)構(gòu)；其中，所述溝道結(jié)構(gòu)包括：鰭式半導(dǎo)體層溝道和位于所述鰭式半導(dǎo)體層溝道上的二維半導(dǎo)體層溝道。

進(jìn)一步，所述二維半導(dǎo)體層溝道包括：一個(gè)或多個(gè)二維半導(dǎo)體層。

進(jìn)一步，所述鰭式半導(dǎo)體層溝道的材料包括：鍺、硅；和/或所述二維半導(dǎo)體層溝道的材料包括：過渡金屬硫族化合物TMD、硅烯、黑磷。

進(jìn)一步，所述TMD包括：MoS₂、MoSe₂、MoTe₂、WS₂、WSe₂或者WTe₂。

進(jìn)一步，所述鰭式半導(dǎo)體層溝道的厚度為5～50nm；和/或所述二維半導(dǎo)體層溝道的厚度為2～10nm。

進(jìn)一步，所述半導(dǎo)體裝置還包括：位于所述溝道結(jié)構(gòu)的一部分上的柵極氧化物和柵極；以及位于所述柵極兩邊且位于所述溝道結(jié)構(gòu)上的源極和漏極。

進(jìn)一步，所述半導(dǎo)體裝置還包括：位于所述源極與所述二維半導(dǎo)體層溝道之間以及位于所述漏極與所述二維半導(dǎo)體層溝道之間的第一氧化物；和/或位于所述鰭式半導(dǎo)體層溝道與所述二維半導(dǎo)體層溝道之間的第二氧化物。

進(jìn)一步，所述第一氧化物的材料包括：TiO₂或SiO₂；和/或所述第二氧化物的材料包括：TiO₂或SiO₂。

進(jìn)一步，所述第一氧化物和/或所述第二氧化物的厚度為1～2nm。

進(jìn)一步，所述半導(dǎo)體裝置還包括：位于所述柵極與所述源極之間以及位于所述柵極與所述漏極之間的間隔物。

進(jìn)一步，所述半導(dǎo)體裝置還包括：位于所述源極以下且在所述溝道結(jié)構(gòu)中的源區(qū)；以及位于所述漏極以下且在所述溝道結(jié)構(gòu)中的漏區(qū)。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成絕緣層；以及在所述絕緣層上形成溝道結(jié)構(gòu)；其中，所述溝道結(jié)構(gòu)包括：鰭式半導(dǎo)體層溝道和位于所述鰭式半導(dǎo)體層溝道上的二維半導(dǎo)體層溝道。

進(jìn)一步，在所述絕緣層上形成溝道結(jié)構(gòu)的步驟包括：在所述絕緣層上形成鰭式半導(dǎo)體層溝道；以及在所述鰭式半導(dǎo)體層溝道上沉積形成二維半導(dǎo)體層溝道。

進(jìn)一步，所述半導(dǎo)體裝置的制造方法還包括：在所述溝道結(jié)構(gòu)的一部分上形成柵極氧化物和柵極；在所述柵極兩邊且在所述溝道結(jié)構(gòu)上形成源極和漏極。

進(jìn)一步，在所述溝道結(jié)構(gòu)的一部分上形成柵極氧化物和柵極的步 驟包括：在所述溝道結(jié)構(gòu)上形成第一氧化物，其中，所述第一氧化物的一部分作為柵極氧化物；在所述柵極氧化物上形成柵極。

進(jìn)一步，在所述鰭式半導(dǎo)體層溝道上沉積形成二維半導(dǎo)體層溝道之前，所述半導(dǎo)體裝置的制造方法還包括：在所述鰭式半導(dǎo)體層溝道上形成第二氧化物。

進(jìn)一步，在所述柵極兩邊且在所述溝道結(jié)構(gòu)上形成源極和漏極的步驟包括：在所述第一氧化物上形成源極和漏極；或者刻蝕所述第一氧化物的至少一部分以暴露所述二維半導(dǎo)體層溝道的至少一部分，并且在至少被暴露的二維半導(dǎo)體層溝道上形成源極和漏極。

進(jìn)一步，在所述溝道結(jié)構(gòu)的一部分上形成柵極之前，所述半導(dǎo)體裝置的制造方法還包括：去除所述鰭式半導(dǎo)體層溝道兩邊且位于所述絕緣層上的第一氧化物的一部分、二維半導(dǎo)體層溝道的一部分以及第二氧化物的一部分。

進(jìn)一步，在所述柵極兩邊且在所述溝道結(jié)構(gòu)上形成源極和漏極之前，所述半導(dǎo)體裝置的制造方法還包括：以所述柵極為掩模，去除所述柵極兩邊被暴露的第一氧化物、二維半導(dǎo)體層溝道和第二氧化物。

進(jìn)一步，在所述柵極兩邊且在所述溝道結(jié)構(gòu)上形成源極和漏極之前，所述半導(dǎo)體裝置的制造方法還包括：在所述柵極兩邊形成間隔物。

進(jìn)一步，在所述柵極兩邊形成間隔物之前，所述半導(dǎo)體裝置的制造方法還包括：以所述柵極為掩模，通過輕摻雜漏極注入工藝在所述溝道結(jié)構(gòu)中形成源區(qū)和漏區(qū)。

進(jìn)一步，在所述絕緣層上形成鰭式半導(dǎo)體層溝道的步驟包括：通過化學(xué)氣相沉積在所述絕緣層上沉積多晶半導(dǎo)體；對(duì)所述多晶半導(dǎo)體執(zhí)行離子注入形成N型阱區(qū)和/或P型阱區(qū)；對(duì)所述多晶半導(dǎo)體執(zhí)行激光退火形成類晶半導(dǎo)體；通過光刻和干法刻蝕對(duì)所述類晶半導(dǎo)體執(zhí)行鰭式圖案化形成鰭式半導(dǎo)體層溝道。

本發(fā)明中，提供了一種雙溝道的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。該半導(dǎo)體裝置包括：半導(dǎo)體襯底；位于該半導(dǎo)體襯底上的絕緣層；以及位于該絕緣層上的溝道結(jié)構(gòu)；其中，該溝道結(jié)構(gòu)包括：鰭式半導(dǎo)體層溝 道和位于該鰭式半導(dǎo)體層溝道上的二維半導(dǎo)體層溝道。

進(jìn)一步地，在二維半導(dǎo)體層溝道上分別形成柵極、源極和漏極后，源極、漏極分別與二維半導(dǎo)體層形成肖特基勢(shì)壘，當(dāng)在柵極施加電壓后，電子可以從源極通過隧穿效應(yīng)經(jīng)過二維半導(dǎo)體層溝道和鰭式半導(dǎo)體層溝道，再通過隧穿效應(yīng)到達(dá)漏極。由于電子能夠通過隧穿效應(yīng)從源極進(jìn)入二維半導(dǎo)體層溝道，因此不再受歐姆接觸的影響，從而可以提高器件性能。

通過以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

附圖說明

構(gòu)成說明書的一部分的附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明，其中：

圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。

圖1B是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置垂直于鰭式半導(dǎo)體層溝道方向的截面立體圖。

圖2A是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的一個(gè)階段的結(jié)構(gòu)沿著圖9中A-A’方向的橫截面圖。

圖2B是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的一個(gè)階段的結(jié)構(gòu)沿著圖9中B-B’方向的橫截面圖。

圖3A是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的一個(gè)階段的結(jié)構(gòu)沿著圖9中A-A’方向的橫截面圖。

圖3B是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的一個(gè)階段的結(jié)構(gòu)沿著圖9中B-B’方向的橫截面圖。

圖4A是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的一個(gè)階段的結(jié)構(gòu)沿著圖9中A-A’方向的橫截面圖。

圖4B是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的一個(gè)階段的結(jié)構(gòu)沿著圖9中B-B’方向的橫截面圖。

圖5A是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的一個(gè)階段的結(jié)構(gòu)沿著圖9中A-A’方向的橫截面圖。

圖5B是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的一個(gè)階段的結(jié)構(gòu)沿著圖9中B-B’方向的橫截面圖。

圖6A是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的一個(gè)階段的結(jié)構(gòu)沿著圖9中A-A’方向的橫截面圖。

圖6B是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的一個(gè)階段的結(jié)構(gòu)沿著圖9中B-B’方向的橫截面圖。

圖7A是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的一個(gè)階段的結(jié)構(gòu)沿著圖9中A-A’方向的橫截面圖。

圖7B是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的一個(gè)階段的結(jié)構(gòu)沿著圖9中B-B’方向的橫截面圖。

圖8A是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置沿著圖9中A-A’方向的橫截面圖。

圖8B是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置沿著圖9中B-B’方向的橫截面圖。

圖9是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置垂直于鰭式半導(dǎo)體層溝道方向的截面立體圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。

同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。

以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。

步驟S11，提供半導(dǎo)體襯底。例如，Si襯底等。

步驟S13，在半導(dǎo)體襯底上形成絕緣層。例如，在Si襯底上通過沉積或氧化工藝形成SiO₂。

步驟S15，在絕緣層上形成溝道結(jié)構(gòu)。其中，該溝道結(jié)構(gòu)包括：鰭式半導(dǎo)體層溝道和位于該鰭式半導(dǎo)體層溝道上的二維半導(dǎo)體層溝道。

通過上述方法，形成了一種包括鰭式半導(dǎo)體層溝道和二維半導(dǎo)體層溝道這種雙溝道結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置。

圖1B是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置垂直于鰭式半導(dǎo)體層溝道方向的截面立體圖。

如圖1B所示，該半導(dǎo)體裝置包括：半導(dǎo)體襯底101，位于半導(dǎo)體襯底101上的絕緣層102；以及位于絕緣層102上的溝道結(jié)構(gòu)；其中，該溝道結(jié)構(gòu)包括：鰭式半導(dǎo)體層溝道104和位于該鰭式半導(dǎo)體層溝道104上的二維半導(dǎo)體層溝道106。

在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置還包括：位于溝道結(jié)構(gòu)的一部分上的柵極氧化物107和柵極109；以及位于柵極兩邊且位于溝道結(jié)構(gòu)上的源極(圖1B未示出)和漏極114。在該實(shí)施例中，在二維半導(dǎo)體層溝道上分別形成柵極、源極和漏極，從而構(gòu)成場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor，F(xiàn)ET)，源極、漏極分別與二維半導(dǎo)體層形成肖特基勢(shì)壘，當(dāng)在柵極施加電壓后，電子可以從源極通過隧穿效應(yīng)經(jīng)過二維半導(dǎo)體層溝道和鰭式半導(dǎo)體層溝道，再通過隧穿效應(yīng)到達(dá)漏極。由于電子能夠通過隧穿效應(yīng)從源極進(jìn)入二維半導(dǎo)體層溝道，因此不再受歐姆接觸的影響，從而可以提高器件性能。

在場(chǎng)效應(yīng)晶體管中采用一個(gè)或兩個(gè)二維半導(dǎo)體層層的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過減少層的數(shù)量可以調(diào)節(jié)它們的帶隙，其中，上述二維半導(dǎo)體層可以具有直接帶隙，該直接帶隙高于相關(guān)材料堆疊的帶隙。這種較高的帶隙使得功率損耗進(jìn)一步減小，使用橫向電場(chǎng)也能夠調(diào)節(jié)帶隙的大小。相比傳統(tǒng)的FET，這樣的調(diào)節(jié)能夠獲得更有效的晶體管開關(guān)特性。

圖9是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置垂直于鰭式半導(dǎo)體層溝道方向的截面立體圖。圖9示出了沿A-A’方向截面的半導(dǎo)體裝置的部分結(jié)構(gòu)的立體圖。

如圖9所示，半導(dǎo)體裝置可以包括：半導(dǎo)體襯底201(例如硅Si襯底)；位于半導(dǎo)體襯底201上的絕緣層202(例如SiO₂)；以及位于絕緣層202上的溝道結(jié)構(gòu)；其中，該溝道結(jié)構(gòu)包括：鰭式半導(dǎo)體層溝道304和位于鰭式半導(dǎo)體層溝道304上的二維半導(dǎo)體層溝道406。

在一些實(shí)施例中，二維半導(dǎo)體層溝道可以包括：一個(gè)或多個(gè)二維半導(dǎo)體層。即，二維半導(dǎo)體層溝道可以是單層二維半導(dǎo)體層，也可以由多個(gè)單層二維半導(dǎo)體層組成。

在一些實(shí)施例中，鰭式半導(dǎo)體層溝道的材料可以包括：鍺、硅等；和/或二維半導(dǎo)體層溝道的材料可以包括：TMD(Transition-metal dichalcogenide，過渡金屬硫族化合物)、硅烯、黑磷等。例如，TMD可以包括：MoS₂、MoSe₂、MoTe₂、WS₂、WSe₂或者WTe₂等。

在一些實(shí)施例中，鰭式半導(dǎo)體層溝道的厚度可以為5～50nm(例如，10nm、20nm、30nm或40nm)；和/或二維半導(dǎo)體層溝道的厚度可以為2～10nm(3nm、5nm或8nm)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，如圖9所示，半導(dǎo)體裝置還可以包括：位于二維半導(dǎo)體層溝道上的第一氧化物407，以及位于第一氧化物407 上的柵極509，這里，柵極下面的第一氧化物407用作柵極氧化物。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，如圖9所示，半導(dǎo)體裝置還可以包括：位于鰭式半導(dǎo)體層溝道304與二維半導(dǎo)體層溝道406之間的第二氧化物405。該第二氧化物405可以將二維半導(dǎo)體層溝道與鰭式半導(dǎo)體層溝道間隔開。

下面結(jié)合圖2A、圖2B、圖3A、圖3B、圖4A、圖4B、圖5A、圖5B、圖6A、圖6B、圖7A、圖7B、圖8A和圖8B說明根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的過程。

首先，如圖2所示，提供半導(dǎo)體襯底201，例如硅襯底。

接下來，如圖2所示，在半導(dǎo)體襯底201上形成絕緣層202。例如在半導(dǎo)體襯底201上沉積SiO₂作為絕緣層202。該絕緣層的厚度可以為2～10nm，例如3nm、5nm或8nm。

接下來，在絕緣層202上形成鰭式半導(dǎo)體層溝道304，例如圖3A和圖3B所示。在一個(gè)實(shí)施例中，在絕緣層202上形成鰭式半導(dǎo)體層溝道304的步驟可以包括：如圖2所示，通過CVD(Chemical Vapor Deposition，化學(xué)氣相沉積)在絕緣層202上沉積多晶半導(dǎo)體203(例如，多晶鍺或多晶硅)；對(duì)多晶半導(dǎo)體203執(zhí)行離子注入形成N型阱區(qū)和/或P型阱區(qū)；對(duì)該多晶半導(dǎo)體203執(zhí)行激光退火形成類晶半導(dǎo)體(例如，類晶鍺或類晶硅)；通過光刻和干法刻蝕對(duì)該類晶半導(dǎo)體執(zhí)行鰭式圖案化形成鰭式半導(dǎo)體層溝道304，如圖3A所示。

接下來，在鰭式半導(dǎo)體層溝道304上沉積形成二維半導(dǎo)體層溝道406，如圖4A和4B所示。在一些實(shí)施例中，二維半導(dǎo)體層溝道可以包括：一個(gè)或多個(gè)二維半導(dǎo)體層，例如，可以經(jīng)過多次沉積形成多個(gè)二維半導(dǎo)體層。這里以形成二維MoS₂為例：可以利用S和MoO₃作為前驅(qū)體，利用PTAS(perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid tetrapotassium salt，3,4,9,10-苝四羧酸四鉀鹽)作為種子，在650℃的氬氣環(huán)境中執(zhí)行CVD工藝，沉積形成二維MoS₂。

在該步驟中，形成的半導(dǎo)體裝置包括：半導(dǎo)體襯底201，位于半導(dǎo)體襯底201上的絕緣層202，以及位于絕緣層202上的溝道結(jié)構(gòu)， 該溝道結(jié)構(gòu)包括：鰭式半導(dǎo)體層溝道304和位于鰭式半導(dǎo)體層溝道304上的二維半導(dǎo)體層溝道406。

在一些實(shí)施例中，如圖4A和圖4B所示，可以利用例如MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積)或ALD(Atomic layer deposition，原子層沉積)等工藝先在鰭式半導(dǎo)體層溝道304上形成第二氧化物405(例如，TiO₂或SiO₂等)，然后利用例如CVD工藝在第二氧化物405上沉積二維半導(dǎo)體層溝道材料以形成二維半導(dǎo)體層溝道406。這樣可以在二維半導(dǎo)體層溝道406與鰭式半導(dǎo)體層溝道304之間形成第二氧化物405，從而將二維半導(dǎo)體層溝道與鰭式半導(dǎo)體層溝道間隔開。第二氧化物的厚度可以為1～2nm，例如1.5nm。

在該步驟中，形成的半導(dǎo)體裝置包括：半導(dǎo)體襯底201，位于半導(dǎo)體襯底201上的絕緣層202，以及位于絕緣層202上的溝道結(jié)構(gòu)，該溝道結(jié)構(gòu)包括：鰭式半導(dǎo)體層溝道304和位于鰭式半導(dǎo)體層溝道304上的二維半導(dǎo)體層溝道406；以及位于鰭式半導(dǎo)體層溝道304與二維半導(dǎo)體層溝道406之間的第二氧化物405。

在另一些實(shí)施例中，也可以直接在鰭式半導(dǎo)體層溝道304上沉積形成二維半導(dǎo)體層溝道406，即在二維半導(dǎo)體層溝道406與鰭式半導(dǎo)體層溝道304之間不形成第二氧化物，即半導(dǎo)體裝置也可以不包括第二氧化物，二維半導(dǎo)體層溝道可以與鰭式半導(dǎo)體層溝道直接接觸而不需要間隔開。

在一些實(shí)施例中，在溝道結(jié)構(gòu)上形成第一氧化物。例如，如圖4A和4B所示，利用MOCVD或ALD等工藝在二維半導(dǎo)體層溝道406上形成第一氧化物407(例如，TiO₂或SiO₂等)。第一氧化物的厚度可以為1～2nm，例如1.5nm。這里，該第一氧化物的一部分可以作為柵極氧化物，在柵極氧化物上形成柵極。

關(guān)于形成柵極的過程可以結(jié)合圖4A、圖4B、圖5A和圖5B說明。如圖4A和圖4B所示，例如，利用PVD(Physical Vapor Deposition，物理氣相沉積)工藝在第一氧化物407上沉積柵極材料408(例如， 金屬(例如Cr、Au)、多晶硅等)。例如，該柵極材料厚度可以為100～300nm。接下來，如圖5A和圖5B所示，利用光刻和干法刻蝕工藝對(duì)柵極材料408進(jìn)行圖案化以形成柵極509。至此，在溝道結(jié)構(gòu)的一部分上形成柵極氧化物和柵極。

在該步驟中，形成的半導(dǎo)體裝置包括：半導(dǎo)體襯底201，位于半導(dǎo)體襯底201上的絕緣層202，以及位于絕緣層202上的溝道結(jié)構(gòu)，該溝道結(jié)構(gòu)包括：鰭式半導(dǎo)體層溝道304和位于鰭式半導(dǎo)體層溝道304上的二維半導(dǎo)體層溝道406；位于鰭式半導(dǎo)體層溝道304與二維半導(dǎo)體層溝道406之間的第二氧化物405；位于二維半導(dǎo)體層溝道上的第一氧化物407，以及位于第一氧化物407上的柵極509。這里，柵極下面的第一氧化物407用作柵極氧化物。在該步驟中，第一氧化物407與柵極氧化物一體形成。在另一些實(shí)施例中，第一氧化物也可以不與柵極氧化物一體形成，即可以分別形成柵極氧化物和第一氧化物。

接下來，如圖6A和圖6B所示，以柵極509為掩模，去除柵極509兩邊被暴露的第一氧化物、二維半導(dǎo)體層溝道和第二氧化物。去除這部分被暴露的第一氧化物、二維半導(dǎo)體層溝道和第二氧化物，是為了與襯底上可能存在的其他柵極形成間隔，從而防止與其他器件形成干擾。優(yōu)選地，可以在后面的制造過程中，在該間隔中沉積形成絕緣物以增強(qiáng)防干擾性能。

在另一實(shí)施例中，也可以在形成柵極之前，去除鰭式半導(dǎo)體層溝道304兩邊且位于絕緣層202上的第一氧化物的一部分、二維半導(dǎo)體層溝道的一部分以及第二氧化物的一部分；然后再在溝道結(jié)構(gòu)的一部分上形成柵極，從而也可以形成圖6A所示的結(jié)構(gòu)。

接下來，如圖7A和圖7B所示，以柵極509為掩模，通過輕摻雜漏極(Lightly Doped Drain，LDD)注入工藝在所述溝道結(jié)構(gòu)中形成源區(qū)710和漏區(qū)711。例如，可以采用nLDD或pLDD形成源區(qū)或漏區(qū)。在該步驟中，形成的半導(dǎo)體裝置還可以包括：位于溝道結(jié)構(gòu)中的源區(qū)710和漏區(qū)711。

接下來，如圖7A和圖7B所示，在柵極509兩邊形成間隔物712。 例如，可以在圖7A和圖7B所示的結(jié)構(gòu)上沉積SiO₂或者其他絕緣材料，然后經(jīng)過刻蝕工藝形成間隔物。該間隔物可以使得柵極與將要形成的源極或漏極之間形成絕緣間隔，防止柵極與源極、柵極與漏極形成電連接。在該步驟中，形成的半導(dǎo)體裝置還可以包括：位于柵極兩邊的間隔物712。

接下來，在柵極509兩邊且在溝道結(jié)構(gòu)上形成源極813和漏極814，如圖8A和圖8B所示。例如，在第一氧化物407上形成源極813和漏極814。源極和漏極可以為金屬材料(例如Au、Ti)或者合金(例如Au/Ti合金)等。例如，可以在溝道結(jié)構(gòu)上依次沉積50nm的Ti和5nm的Au，然后經(jīng)過刻蝕形成源極和漏極。

在該步驟中，形成的半導(dǎo)體裝置包括：半導(dǎo)體襯底201，位于半導(dǎo)體襯底201上的絕緣層202，以及位于絕緣層202上的溝道結(jié)構(gòu)，該溝道結(jié)構(gòu)包括：鰭式半導(dǎo)體層溝道304和位于鰭式半導(dǎo)體層溝道304上的二維半導(dǎo)體層溝道406；位于溝道結(jié)構(gòu)的一部分上的柵極氧化物和柵極509；位于柵極509兩邊且位于溝道結(jié)構(gòu)上的源極813和漏極814；位于源極813與二維半導(dǎo)體層溝道406之間以及位于漏極814與二維半導(dǎo)體層溝道406之間的第一氧化物407；位于鰭式半導(dǎo)體層溝道304與二維半導(dǎo)體層溝道406之間的第二氧化物405；位于柵極509與源極813之間以及位于柵極509與漏極814之間的間隔物712；位于源極813以下且在溝道結(jié)構(gòu)中的源區(qū)710；以及位于漏極814以下且在溝道結(jié)構(gòu)中的漏區(qū)711。這里，柵極下面的第一氧化物407用作柵極氧化物。

至此，形成了根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置，例如為N型FET或P型FET。例如對(duì)于形成的N型FET，上述形成的第一氧化物不但存在于柵極與二維半導(dǎo)體層溝道之間(作為柵極氧化物)，而且存在于源極與二維半導(dǎo)體層溝道、漏極與二維半導(dǎo)體層溝道之間，該第一氧化物分別與源極、漏極形成肖特基勢(shì)壘。當(dāng)柵極沒有被施加閾值電壓時(shí)，電子不能穿過第一氧化物，即源極與漏極不能導(dǎo)通；當(dāng)柵極被施加閾值電壓時(shí)，電子能夠通過隧穿效應(yīng)穿過第一氧化物，從 源極到達(dá)二維半導(dǎo)體層溝道，并且其中一部分電子沿著二維半導(dǎo)體層溝道到達(dá)漏極，另一部分電子通過隧穿效應(yīng)穿過第二氧化物進(jìn)入鰭式半導(dǎo)體層溝道并沿著鰭式半導(dǎo)體層溝道到達(dá)漏極，這些電子在到達(dá)漏極之前還需要通過隧穿效應(yīng)穿過位于漏極下面的第一氧化物和/或第二氧化物，從而到達(dá)漏極。由于電子能夠通過隧穿效應(yīng)從源極進(jìn)入二維半導(dǎo)體層溝道，因此不再受歐姆接觸的影響，從而可以提高器件性能。

在根據(jù)本發(fā)明的制造方法形成的半導(dǎo)體裝置中，由于二維半導(dǎo)體材料的晶體結(jié)構(gòu)比較完整，與其它材料集成界面沒有懸掛鍵，載流子不會(huì)受到界面不完整性的散射，因此利用二維半導(dǎo)體層溝道可以提高柵極靜電控制能力，并且利用隧穿效應(yīng)也避免了源極、漏極與二維半導(dǎo)體層的歐姆接觸電阻較高的問題。

在另一實(shí)施例中，在柵極兩邊且在溝道結(jié)構(gòu)上形成源極和漏極的步驟可以包括：刻蝕第一氧化物407的至少一部分以暴露二維半導(dǎo)體層溝道406的至少一部分，并且在至少被暴露的二維半導(dǎo)體層溝道406上形成源極和漏極。在另一實(shí)施例中，也可以不形成第一氧化物，而在二維半導(dǎo)體層溝道的一部分(也即溝道結(jié)構(gòu)的一部分)上直接形成柵極氧化物和柵極，即在柵極與溝道結(jié)構(gòu)之間形成有柵極氧化物，在形成源極和漏極的二維半導(dǎo)體層溝道部分上不再存在氧化物，再在后續(xù)工藝過程中形成源極或漏極。

上面兩個(gè)實(shí)施例所形成的源極和漏極與二維半導(dǎo)體層溝道之間均不存在第一氧化物，源極與二維半導(dǎo)體層溝道、漏極與二維半導(dǎo)體層溝道分別形成金屬半導(dǎo)體接觸，從而也可以形成肖特基勢(shì)壘。關(guān)于這樣形成的半導(dǎo)體裝置的關(guān)斷和導(dǎo)通的工作原理與前面類似，例如對(duì)于N型FET，在柵極被施加閾值電壓時(shí)，電子通過隧穿效應(yīng)經(jīng)過肖特基勢(shì)壘，并經(jīng)過二維半導(dǎo)體層溝道和鰭式半導(dǎo)體層溝道到達(dá)漏極，實(shí)現(xiàn)源極和漏極之間的導(dǎo)通，這里不再詳細(xì)說明。

至此，已經(jīng)詳細(xì)描述了根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體裝置的方法和所形成的半導(dǎo)體裝置。為了避免遮蔽本發(fā)明的構(gòu)思，沒有描述本領(lǐng)域所公知 的一些細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實(shí)施這里公開的技術(shù)方案。

雖然已經(jīng)通過示例對(duì)本發(fā)明的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上示例僅是為了進(jìn)行說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對(duì)以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。