[發(fā)明專利]抑制輸出非線性開啟的隧穿場效應晶體管及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410167991.2
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN103985745A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 黃如;吳春蕾;黃芊芊;王佳鑫;王陽元
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L21/331
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 朱紅濤

1.一種抑制輸出非線性開啟的隧穿場效應晶體管，包括隧穿源區(qū)(6、7)，溝道區(qū)(1)，漏區(qū)(8)，以及位于溝道上方的控制柵(4)，其特征是，所述的隧穿源區(qū)為III-V族化合物半導體混合晶體，并且該混合晶體的混晶比沿垂直器件表面方向連續(xù)變化，隧穿源區(qū)與溝道交界面處的異質隧穿結的能帶結構沿垂直器件表面方向是漸變的；在器件表面處為交錯型異質結隧穿源區(qū)(6)，該處隧穿結為交錯型異質結；在距器件表面一定距離處為錯層型異質結隧穿源區(qū)(7)，該處隧穿結為錯層型異質結，這兩個隧穿源區(qū)摻雜類型相同；對于N型器件來說，隧穿源區(qū)為P型重摻雜，漏區(qū)為N型重摻雜，溝道區(qū)為P型輕摻雜；而對于P型器件來說，隧穿源區(qū)為N型重摻雜，漏區(qū)為P型重摻雜，溝道區(qū)為N型輕摻雜。

2.如權利要求1所述的隧穿場效應晶體管，其特征是，對于N型器件來說，隧穿源區(qū)為P型重摻雜，其摻雜濃度為1E18cm^-3-1E20cm^-3，漏區(qū)為N型重摻雜，其摻雜濃度為1E18cm^-3-1E19cm^-3，溝道區(qū)為P型輕摻雜，其摻雜濃度為E13cm^-3-1E15cm^-3；而對于P型器件來說，隧穿源區(qū)為N型重摻雜，其摻雜濃度為1E18cm^-3-1E20cm^-3，漏區(qū)為P型重摻雜，其摻雜濃度為1E18cm^-3-1E19cm^-3，溝道區(qū)為N型輕摻雜，其摻雜濃度為1E13cm^-3-1E15cm^-3。

3.如權利要求1所述的隧穿場效應晶體管，其特征是，所述隧穿場效應晶體管中隧穿源區(qū)中III-V族混合晶體沿垂直器件表面方向混晶比的變化率對于不同化合物半導體形成的異質結是不同的，需保證交錯型異質隧穿結沿垂直溝道方向寬度優(yōu)化在5nm-50nm之間。

4.將權利要求1-3任一所述的隧穿場效應晶體管應用于II-VI，III-V和IV-IV族的二元或三元化合物半導體材料。

5.一種抑制輸出非線性開啟的隧穿場效應晶體管的制備方法，其特征是，包括以下步驟：

1)襯底準備：輕摻雜或未摻雜的半導體襯底；

2)在襯底上初始熱氧化并淀積一層氮化物；

3)STI刻蝕，并淀積隔離材料填充深孔后CMP；

4)重新生長柵介質材料，淀積柵材料，進行光刻和刻蝕，形成柵圖形；

5)光刻暴露出源區(qū)并選擇刻蝕出源區(qū)；

6)采用分子束外延法選擇生長混晶比沿垂直方向連續(xù)變化的源區(qū)混晶化合物半導體，形成異質隧穿結，同時對源區(qū)進行原位摻雜，濃度為1E18cm^-3-1E20cm^-3；

7)光刻暴露出漏區(qū)，以光刻膠和柵為掩膜，進行離子注入形成漏區(qū)，濃度為1E18cm^-3-1E19cm^-3；

8)快速高溫退火激活雜質；

9)最后進入同CMOS一致的后道工序，即可制得抑制輸出非線性開啟的隧穿場效應晶體管。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征是，步驟1)中所述的輕摻雜，其摻雜濃度為1E13cm^-3-1E15cm^-3。

7.如權利要求5所述的制備方法，其特征是，步驟1)中所述的半導體襯底材料選自InGaAs、AlGaSb或其他II-VI，III-V和IV-IV族的二元或三元化合物半導體、絕緣體上的硅或絕緣體上的鍺。

8.如權利要求5所述的制備方法，其特征是，步驟4)中所述的柵介質層材料選自SiO₂、Si₃N₄或高K柵介質材料。

9.如權利要求5所述的制備方法，其特征是，步驟4)中所述的生長柵介質材料的方法選自下列方法之一：常規(guī)熱氧化、摻氮熱氧化、化學氣相淀積或物理氣相淀積。

10.如權利要求5所述的制備方法，其特征是，步驟4)中所述的柵材料選自摻雜多晶硅、金屬或金屬硅化物。