[发明专利]异质外延N型晶体管与P型晶体管的基于阱的集成

权利要求书

1.一种单片式半导体鳍状物结构，包括：

衬底的第一区域中的第一阱凹陷，所述第一阱凹陷包含设置在阱底部之上的非晶阱隔离材料、以及在所述阱隔离材料之上横向延伸的单晶异质外延阱材料，其中，所述阱材料通过延伸穿过所述阱隔离材料的由异质外延材料构成的一个或多个柱而在所述阱底部处耦合到所述衬底的晶种表面；

设置在所述第一阱凹陷之上和衬底的与所述第一区域相邻的第二区域之上的非晶鳍状物隔离材料；

从所述阱材料延伸并穿过所述鳍状物隔离材料突出出来的第一晶体鳍状物；以及

从衬底的所述第二区域延伸并穿过所述鳍状物隔离材料而突出出来的由IV族材料构成的第二鳍状物。

2.根据权利要求1所述的鳍状物结构，其中，所述第一阱凹陷的最小横向尺寸比所述柱的最长横向尺寸大至少一个数量级。

3.根据权利要求1所述的鳍状物结构，其中，所述非晶鳍状物隔离材料围绕设置在所述阱隔离材料之上的晶体异质外延材料的侧壁延伸，将所述晶体异质外延材料与所述衬底的所述第二区域电绝缘。

4.根据权利要求3所述的鳍状物结构，其中，所述鳍状物隔离材料接触所述阱隔离材料。

5.根据权利要求1所述的鳍状物结构，其中，

所述第一晶体鳍状物具有比所述晶体异质外延柱材料的线位错密度小至少三个数量级的线位错密度。

6.根据权利要求2所述的鳍状物结构，其中：

所述第一阱凹陷的最小横向尺寸为至少100μm；

所述柱的最长横向尺寸小于4μm；

所述柱具有至少2:1的深宽比；并且

所述第一晶体鳍状物和所述第二鳍状物的最小横向尺寸小于10nm。

7.根据权利要求1所述的鳍状物结构，其中：

所述第一晶体鳍状物延伸出来的所述阱材料的第一表面与所述第二鳍状物延伸出来的所述第二区域中的第二表面成平面。

8.根据权利要求1所述的鳍状物结构，还包括：

所述衬底的所述第二区域中的第二阱凹陷，所述第二阱凹陷包含包括Ge的单晶IV族阱材料；并且

其中，第二鳍状物包括从Si、Ge和SiGe构成的组中选择的IV族材料。

9.根据权利要求1所述的鳍状物结构，其中：

所述柱材料包括与所述衬底形成第一异质结的单晶III-V材料；并且

所述第一晶体鳍状物的所述异质外延材料与所述阱材料形成第二异质结。

10.根据权利要求9所述的鳍状物结构，其中：

所述衬底包括硅；

所述第一晶体鳍状物包括InGaAs；并且

所述第二鳍状物包括硅。

11.一种集成电路(IC)，包括：

从晶体硅衬底的第一区域中的阱凹陷内包含的晶体III-V材料的一个主体延伸的多个n型鳍式FET，除了穿过电介质阱隔离材料耦合到所述衬底的晶种表面的由所述晶体III-V材料构成的一个或多个柱之外，所述阱凹陷内衬有所述电介质阱隔离材料，所述主体在所述电介质阱隔离材料之上横向延伸；以及

从所述晶体硅衬底的第二区域延伸的多个p型鳍式FET。

12.根据权利要求11所述的集成电路，其中：

所述多个n型鳍式FET被排列在所述阱凹陷的第一横向尺寸之上；并且

由晶体III-V材料构成的所述一个或多个柱包括并排列在所述第一横向尺寸和与所述第一横向尺寸正交的第二横向尺寸之上的多个柱。