[發明專利]一種具有功能特性的異質結場效應管

有效

• 申請號: 200810118114.0
• 申請日: 2008-08-12
• 公開（公告）號: CN101651151A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 呂惠賓;楊芳;何萌;金奎娟;楊國楨
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/267;H01L29/51;H01L21/336
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 高存秀

技術領域

本發明涉及一種場效應管器件，特別是涉及一種具有功能特性的異質結場效應管。?

背景技術

鍺硅p-n結的發現，尤其是以三極管和場效應管為基礎元件的半導體集成電路的發展，使人類的生產、工作和生活均發生了革命性的巨大變化。盡管硅半導體場效應管在電子學元件和集成電路中已得到非常廣泛的應用，但鍺和硅場效應管都是由p型和n型的同質鍺或硅組成，因而不僅結構比較單一，而且功能也主要局限于電和光的特性。如文獻1：《微電子學概論》，張興等編著，(北京大學出版社2000年版)中所介紹的；文獻2：《半導體器件物理與工藝》，(美)施敏著，趙鶴鳴等譯，蘇州大學出版社2002年版；和文獻3：《半導體器件》(日)正田英介主編，春木弘編著，科學出版社2001年版)，已難以滿足飛速發展的信息技術的要求。盡管人們也在探索氧化物的場效應管(文獻4：Field?effect?transistor?based?on?KTaO3?Perovskite，K.Ueno，et?al，Appl.Phys.Lett.，84，3726(2004)；文獻5：Field?effect?transistor?on?StiO3?with?sputtered?Al2O3?gate?insulator，K.Ueno，et?al，83，1755(2003)；文獻5：Characterization?of?HfTaO3?films?for?gate?oxide?and?metal-ferroelectric-insulator-silicon?device?application，Xu-bing?Lu，et?al，J.Appl.Phys.，103，004105(2008))，但到目前為止，其特性較差，距應用的要求還相差甚遠。?

發明內容

本發明的目的是克服上述鍺硅場效應管結構和功能單一的不足以及氧化物場效應管目前特性較差等缺點，提供一種在單晶硅襯底上設置氧化物層組成的硅和氧化物場效應管。該硅和氧化物場效應管把鈣鈦礦氧化物的功能特性和硅電子學的特性相結合，實現具有不同功能特性的可實用的硅和氧化物場效應管。?

本發明提供的硅和氧化物場效應管包括：襯底1、源極2、漏極3、柵絕緣材料層4、源電極5、漏電極6和柵電極7；其特征在于，所述的襯底1是n型或p型硅單晶基片；?

其中所述的在n型或p型襯底1上生長一p型或n型鈣鈦礦氧化物材料層，即如果襯底1是p型的硅單晶材料，源極2和漏極3就是n型的鈣鈦礦氧化物材料；如果襯底1是n型的硅單晶材料，源極2和漏極3就是p型的鈣鈦礦氧化物材料；并在所述的p型或n型鈣鈦礦氧化物材料層上刻蝕一槽，該槽一側的鈣鈦礦氧化物材料層為源極2，另一側的鈣鈦礦氧化物材料層為漏極3，在所述的源極2、漏極3和所述的槽上沉積所述的柵絕緣材料層4，并且在源極2和漏極3之上的柵絕緣材料層4部分分別刻蝕一源電極引線孔和漏電極引線孔，在該源電極引線孔內制備所述的源電極5，在漏電極引線孔內制備所述的漏電極6，在所述的柵絕緣材料層4上制備所述的柵電極7；?

所述的源極2和漏極3是鈣鈦礦氧化物材料；?

所述的柵絕緣材料層4為非晶的SiO₂材料；?

所述的源電極5、漏電極6和柵電極7為導電金屬層。?

本發明還提供一種硅和氧化物場效應管，包括：襯底(1)、源極(2)、漏極(3)、柵絕緣材料層(4)、源電極(5)、漏電極(6)和柵電極(7)；?其特征在于，所述的襯底(1)是n型或p型硅單晶基片；?

所述的源電極(5)、漏電極(6)和柵電極(7)為導電金屬層；?

其中在所述襯底(1)上生長鈣鈦礦氧化物材料層，該鈣鈦礦氧化物材料層為兩層或兩層以上且是由n型和p型鈣鈦礦氧化物交替生長在一起組成的p-n異質結材料，并且直接與所述襯底(1)接觸的一層鈣鈦礦氧化物的導電類型與所述襯底(1)的導電類型不同，在所述鈣鈦礦氧化物材料層上刻蝕一槽，該槽一側的鈣鈦礦氧化物材料層為源極(2)，另一側的鈣鈦礦氧化物材料層為漏極(3)，在所述的源極(2)、漏極(3)和所述的槽上沉積所述的柵絕緣材料層(4)，并且在源極(2)和漏極(3)之上的柵絕緣材料層(4)部分分別刻蝕一源電極引線孔和漏電極引線孔，在該源電極引線孔內制備所述的源電極(5)，在漏電極引線孔內制備所述的漏電極(6)，在所述的柵絕緣材料層(4)上制備所述的柵電極(7)；?

所述的源極(2)和漏極(3)是鈣鈦礦氧化物材料；?