[發(fā)明專利]雙材料柵納米線隧穿場效應(yīng)器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210451527.7
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102956709A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何進(jìn);張愛喜;梅金河;杜彩霞;張立寧;葉韻
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)深圳研究院
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/43;H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 深圳市惠邦知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44271
• 代理人: 滿群

1.一種雙材料柵納米線隧穿場效應(yīng)器件，包括源區(qū)、溝道、漏區(qū)和柵電極，其特征在于：所述器件中心為溝道，溝道兩端分別設(shè)有源區(qū)、漏區(qū)，溝道外圍依序覆設(shè)氧化物和柵電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙材料柵納米線隧穿場效應(yīng)器件，其特征在于：所述柵電極由兩種功函數(shù)不同的金屬材料組成；臨近源區(qū)柵電極的功函數(shù)為4.0eV，臨近漏區(qū)柵電極的功函數(shù)為4.4eV；接近所述源區(qū)的柵電極材料功函數(shù)小于接近所述漏區(qū)的柵電極材料功函數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙材料柵納米線隧穿場效應(yīng)器件，其特征在于：所述源區(qū)、漏區(qū)摻雜類型相反，均為減少寄生效應(yīng)的重?fù)诫s。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙材料柵納米線隧穿場效應(yīng)器件，其特征在于：所述溝道兩端為不同材料的源區(qū)和漏區(qū)；所述溝道為低摻雜。

5.?根據(jù)權(quán)利要求1所述雙材料柵納米線隧穿場效應(yīng)器件，其特征在于：所述溝道兩端為相同材料的源區(qū)和漏區(qū)；其中：源區(qū)p型重?fù)诫s硅材料，漏區(qū)n型摻雜硅材料，溝道n型輕摻雜硅材料。

6.?根據(jù)權(quán)利要求1所述雙材料柵納米線隧穿場效應(yīng)器件，其特征在于：所述氧化物為氧化硅。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述雙材料柵納米線隧穿場效應(yīng)器件，其特征在于：在開態(tài)下，靠近源區(qū)端的柵電極功函數(shù)屏蔽了靠近漏區(qū)端的較大柵電極功函數(shù)對溝道導(dǎo)帶和源區(qū)價帶的能帶重疊的影響，從而不影響隧穿概率和開態(tài)電流特性；在關(guān)態(tài)下，靠近漏區(qū)的較大柵電極功函數(shù)使得溝道能帶向上彎曲形成一勢壘，所述勢壘減慢了關(guān)態(tài)非直接隧穿載流子流向漏區(qū)的平均速率，當(dāng)靠近源端柵電極功函數(shù)4.0～4.6eV，靠近漏端柵電極功函數(shù)比源端柵電極功函數(shù)大0.4～0.6eV時，可同時避免漏區(qū)產(chǎn)生直接隧穿電流。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙材料柵納米線隧穿場效應(yīng)器件，其特征在于：所述源區(qū)的摻雜材料為硼重?fù)诫s、摻雜濃度為1×10¹⁹～2×10²⁰cm^-3。

9.所述溝道的摻雜材料為N型或P型輕摻雜、摻雜濃度為1×10¹⁴～1×10¹⁷cm^-3；或者溝道不摻雜；

所述漏區(qū)的摻雜材料為磷或砷重?fù)诫s、摻雜濃度為1×10¹⁸～1×10²⁰cm^-3；

所述柵氧化層的材料選用二氧化硅或high-K材料；

所述柵氧化層的厚度為1.2nm～2nm；

在總柵長為定值時，靠近源區(qū)端柵長占全部柵長30%～50%；

靠近源端柵電極功函數(shù)4.0～4.4eV，靠近漏區(qū)端柵電極功函數(shù)比前者大0.4～0.6eV。

10.一種制造權(quán)利要求1所述雙材料柵納米線隧穿場效應(yīng)器件的方法，其特征在于，包括以下步驟：

⑴在硅圓片上用圓形氮化硅硬掩模，SF6刻蝕出硅柱；

⑵1000℃～1200℃氧化，與水體積比為1：25的HF水溶液腐蝕縮小硅柱尺寸達(dá)到直徑6nm～30nm設(shè)定值，高溫氧化形成設(shè)定厚度氧化層包圍的硅柱；

⑶采用淀積與光刻技術(shù)完成雙材料柵結(jié)構(gòu)的制備，先淀積一層金屬鎢或鉭或鉬，然后光刻除去靠近漏區(qū)30%～50%長度的金屬，再淀積金屬鈧或鈦鎳混合物，繼而采用CMP技術(shù)除去靠近源區(qū)的金屬鈧或鈦鎳混合物，得到雙材料金屬柵；

⑷120°~150°注入1×10²⁰cm^-2/10keV的硼，并在900℃/10s~1100℃/10s退火制備源區(qū)；

⑸120°~150°注入5×10¹⁸cm^-2/10keV的磷，并在900℃/10s~1100℃/10s退火制備漏區(qū)；

⑹標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝完成金屬電極制備；

⑺制成雙材料柵納米線隧穿場效應(yīng)器件。