【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開一般涉及半導體器件，更具體地，涉及半導體量子器件及相關方法。
技術介紹
1、已經提出了各種結構和技術來增強半導體器件的性能，比如通過提高電荷載流子的遷移率。例如，currie等人的美國專利申請no.2003/0057416公開了一種應變材料層，該應變材料層具有硅、硅鍺和弛豫硅，并且還包括沒有則會導致性能劣化的無雜質區。在上部硅層中產生的雙軸應變改變了電荷載流子遷移率，從而實現了更高速度和/或更低功率的器件。已公布的fitzgerald等人的美國專利申請no.2003/0034529公開了一種同樣基于類似的應變硅技術的cmos反相器。
2、takagi的美國專利no.6,472,685b2公開了一種半導體器件，該半導體器件包括夾在硅層之間的硅和碳層，使得第二硅層的導帶和價帶受到張應變。電子具有較小有效質量，并且由施加到柵電極的電場來誘導，這種電子被限制在第二硅層中，因此，認定n溝道mosfet具有更高的遷移率。
3、ishibashi等人的美國專利no.4,937,204公開了一種超晶格，其中交替外延生長少于8個單層并且包含分數或二元或二元化合物半導體層的多個層。主電流流動的方向垂直于超晶格的各層。
4、wang等人的美國專利no.5,357,119公開了一種具有更高遷移率的si-ge短周期超晶格，這種更高遷移率通過減少超晶格中的合金散射而實現。沿著這些思路，candelaria的美國專利no.5,683,934公開了一種包括溝道層的增強遷移率mosfet，該溝道層包含硅和第二材料的合金，
5、tsu的美國專利no.5,216,262公開了一種量子阱結構，該量子阱結構包括兩個勢壘區和夾在勢壘之間的外延生長的薄半導體層。每個勢壘區由交替的厚度通常在2～6個單層的范圍內sio2/si層組成。在勢壘之間夾著厚得多的硅部分。
6、2000年9月6日，applied?physics?and?materials?science&processing,pp.391-402在線發表的同樣屬于tsu的題為“phenomena?in?silicon?nanostructure?devices”的論文公開了一種硅和氧的半導體原子超晶格(sas)。公開了si/o超晶格可用在硅量子和發光器件中。特別地，構建并測試了綠色電致發光二極管結構。二極管結構中的電流流動是豎直的，即，垂直于sas的各層。所公開的sas可以包括由諸如氧原子和co分子之類的吸附物質隔開的半導體層。超出吸附的氧單層的硅生長被描述為具有相當低的缺陷密度的外延生長。一種sas結構包括約為8個硅原子層的1.1nm厚的硅部分，另一種結構具有兩倍于該厚度的硅。luo等人在physical?review?letters,vol.89,no.7(2002年8月12日)發表的題為“chemical?design?of?direct-gap?light-emitting?silicon”的論文進一步討論了tsu的發光sas結構。
7、wang等人的美國專利no.7,105,895公開了一種勢壘構建塊，該勢壘構建塊具有薄硅和氧、碳、氮、磷、銻、砷或氫，從而將豎直流過晶格的電流降低不止四個數量級。絕緣層/勢壘層允許挨著絕緣層沉積低缺陷外延硅。
8、已公布的mears等人的英國專利申請2,347,520公開了非周期光子帶隙(apbg)結構的原理可以適用于電子帶隙工程。特別地，該申請公開了可以調整材料參數，例如，能帶最小值的位置、有效質量等，以產生具有期望的能帶結構特性的新的非周期性材料。公開了其他參數，比如電導率、熱導率和介電常數或磁導率，也可以設計到材料中。
9、此外，wang等人的美國專利no.6,376,337公開了一種用于生產半導體器件的絕緣層或勢壘層的方法，該方法包括在硅襯底上沉積一層硅和至少一種附加元素，由此沉積層基本上沒有缺陷，使得可以在沉積層上沉積基本上沒有缺陷的外延硅。或者，在硅襯底上吸附單層，該單層具有一種或多種元素，優選包含氧。夾在外延硅之間的多個絕緣層形成勢壘復合物。
10、盡管存在這些方法，但是可以期望進一步的增強，以使用先進的半導體材料和加工技術來實現提高半導體器件的性能。
技術實現思路
1、一種半導體器件可以包括其中包括超晶格的至少一個半導體層。所述超晶格可以包括多個堆疊的層組，其中每個層組包括限定基礎半導體部分的多個堆疊的基礎半導體單層以及約束在相鄰基礎半導體部分的晶格內的至少一個非半導體單層。所述半導體器件還可以包括多個量子點，所述多個量子點在所述至少一個半導體層中在所述超晶格上方間隔開并且包括與半導體層不同的半導體材料。
2、在示例實施例中，所述至少一個半導體層可以包括半導體襯底和在所述襯底上的外延半導體層，所述超晶格可以在所述外延半導體層內，所述量子點可以在所述外延半導體層內在所述超晶格上方。在一些實施例中，所述半導體襯底和所述外延半導體層可以包括硅，并且所述外延半導體層可以具有比所述半導體襯底更高百分比的硅28(28si)。舉例來說，所述量子點可以包括鍺、砷化鎵等。
3、在示例實現中，所述半導體器件還可以包括在所述外延半導體層中間隔開的其間限定溝道區的源極區和漏極區，以及在所述外延半導體層上在所述溝道區上方的柵極。舉例來說，所述柵極可以包括至少一個積累柵極、至少一個柱塞柵極和/或至少一個勢壘柵極。同樣舉例來說，所述至少一個非半導體可以包括氧。
4、一種制造半導體器件的方法可以包括形成其中包括超晶格的至少一個半導體層。所述超晶格可以包括多個堆疊的層組，其中每個層組包括限定基礎半導體部分的多個堆疊的基礎半導體單層以及約束在相鄰基礎半導體部分的晶格內的至少一個非半導體單層。所述方法還可以包括形成多個量子點，所述多個量子點在所述至少一個半導體層中在超晶格上方間隔開并且包括與半導體層不同的半導體材料。
5、在示例實施例中，形成所述至少一個半導體層可以包括在襯底上形成其中包括超晶格的外延半導體層，并且所述量子點可以在所述外延半導體層內在所述超晶格上方。在一些實施例中，半導體襯底和所述外延半導體層可以包括硅，并且所述外延半導體層可以具有比所述半導體襯底更高百分比的硅28(28si)。舉例來說，所述量子點可以包括鍺、砷化鎵等。
6、在示例實現中，所述方法還可以包括在所述外延半導體層中形成間隔開的其間限定溝道區的源極區和漏極區，以及在所述外延半導體層上在所述溝道區上方形成柵極。舉例來說，所述柵極可以包括至少一個積累柵極、至少一個柱塞柵極和/或至少一個勢壘柵極。同樣舉例來說，所述至少一個非半導體可以包括氧。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種半導體器件，包括：
2.按照權利要求1所述的半導體器件，其中所述至少一個半導體層包括半導體襯底和在所述襯底上的外延半導體層；其中所述超晶格在所述外延半導體層內；并且其中所述量子點在所述外延半導體層內的所述超晶格上方。
3.按照權利要求2所述的半導體器件，其中所述半導體襯底和所述外延半導體層包括硅；并且其中所述外延半導體層具有比所述半導體襯底更高百分比的硅28(28Si)。
4.按照權利要求1所述的半導體器件，其中所述多個量子點包括鍺。
5.按照權利要求1所述的半導體器件，其中所述多個量子點包括砷化鎵。
6.按照權利要求2所述的半導體器件，還包括在所述外延半導體層中的間隔開的其間限定溝道區的源極區和漏極區，以及在所述外延半導體層上在所述溝道區上方的柵極。
7.按照權利要求6所述的半導體器件，其中所述柵極包括至少一個積累柵極。
8.按照權利要求6所述的半導體器件，其中所述柵極包括至少一個柱塞柵極。
9.按照權利要求6所述的半導體器件，其中所述柵極包括至少一個勢壘柵極。
11.一種制造半導體器件的方法，包括：
12.按照權利要求11所述的方法，其中形成所述至少一個半導體層包括形成半導體襯底和在所述襯底上的外延半導體層，其中所述超晶格在所述外延半導體層內；并且其中所述量子點在所述外延半導體層內的所述超晶格上方。
13.按照權利要求12所述的方法，其中所述半導體襯底和所述外延半導體層包括硅；并且其中所述外延半導體層具有比所述半導體襯底更高百分比的硅28(28Si)。
14.按照權利要求11所述的方法，其中所述多個量子點包括鍺。
15.按照權利要求11所述的方法，其中所述多個量子點包括砷化鎵。
16.按照權利要求12所述的方法，還包括在所述外延半導體層中形成間隔開的其間限定溝道區的源極區和漏極區，以及在所述外延半導體層上的所述溝道區上方形成柵極。
17.按照權利要求16所述的方法，其中所述柵極包括至少一個積累柵極。
18.按照權利要求16所述的方法，其中所述柵極包括至少一個柱塞柵極。
19.按照權利要求16所述的方法，其中所述柵極包括至少一個勢壘柵極。
20.按照權利要求11所述的方法，其中所述至少一個非半導體包括氧。
...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種半導體器件，包括：
2.按照權利要求1所述的半導體器件，其中所述至少一個半導體層包括半導體襯底和在所述襯底上的外延半導體層；其中所述超晶格在所述外延半導體層內；并且其中所述量子點在所述外延半導體層內的所述超晶格上方。
3.按照權利要求2所述的半導體器件，其中所述半導體襯底和所述外延半導體層包括硅；并且其中所述外延半導體層具有比所述半導體襯底更高百分比的硅28(28si)。
4.按照權利要求1所述的半導體器件，其中所述多個量子點包括鍺。
5.按照權利要求1所述的半導體器件，其中所述多個量子點包括砷化鎵。
6.按照權利要求2所述的半導體器件，還包括在所述外延半導體層中的間隔開的其間限定溝道區的源極區和漏極區，以及在所述外延半導體層上在所述溝道區上方的柵極。
7.按照權利要求6所述的半導體器件，其中所述柵極包括至少一個積累柵極。
8.按照權利要求6所述的半導體器件，其中所述柵極包括至少一個柱塞柵極。
9.按照權利要求6所述的半導體器件，其中所述柵極包括至少一個勢壘柵極。
10.按照權利要求1所述的半導體器件，其中所述至少一個非半導體包括氧。
<...【專利技術屬性】
技術研發人員：M·海塔，N·W·科迪，R·J·米爾斯，武內英樹，K·D·威克斯，
申請(專利權)人：阿托梅拉公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。