[發明專利]具有背柵負電容的半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201611189669.5
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106653857B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 朱慧瓏;朱正勇;賈昆鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L21/336;H01L21/34;H01L21/28;H01L21/44
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

1.一種半導體器件，包括：

襯底；

在襯底上設置的有源層；

設于有源層上的控制柵；

設于有源層下的背柵，其中，背柵包括負電容器；

其中，負電容器的電容絕對值大于控制柵所導致的控制柵電容；有源層包括二維半導體材料，所述二維半導體材料包括如下材料的一種或幾種：MoS₂、ReS₂、MoSe₂、石墨烯、硅烯、黑磷以及二維六方氮化硼。

2.根據權利要求1所述的半導體器件，其中，負電容器包括第一導電層、負電容材料層和第二導電層的疊層。

3.根據權利要求2所述的半導體器件，其中，第一導電層和第二導電層包括TiN。

4.根據權利要求2所述的半導體器件，其中，負電容材料層包括鐵電材料。

5.根據權利要求4所述的半導體器件，其中，負電容材料層包括含Hf、Zr、Ba、La或Sr的材料。

6.根據權利要求4所述的半導體器件，其中，負電容材料層包括：HfO₂、HfZrO₂、HfAlO₂、HfSiO₂、BaTiO₃、KH₂PO₄、PbZrO₃、SrTiO₃、NBT或它們的任意組合。

7.根據權利要求1所述的半導體器件，其中，背柵還包括背柵介質，負電容器介由背柵介質與有源層相對。

8.根據權利要求7所述的半導體器件，還包括：與負電容器電連接的背柵接觸部。

9.一種制造半導體器件的方法，包括：

在襯底上形成負電容器；

在負電容器上形成背柵介質層；

在背柵介質層上形成有源層；以及

在有源層上形成控制柵；

其中，負電容器的電容絕對值大于控制柵所導致的控制柵電容；

形成有源層包括：

提供二維半導體材料，二維半導體材料包括如下材料的一種或幾種：MoS₂、ReS₂、MoSe₂、石墨烯、硅烯、黑磷以及二維六方氮化硼。

10.根據權利要求9所述的方法，其中，形成負電容器包括：

在襯底上依次疊置第一導電層、負電容材料層和第二導電層，

其中，在第二導電層上形成背柵介質層。

11.根據權利要求10所述的方法，還包括：

形成到第一導電層的背柵接觸部。

12.一種電子設備，包括由如權利要求1-8任一項所述的半導體器件。

13.根據權利要求12所述的電子設備，該電子設備包括智能電話、計算機、可穿戴智能設備、移動電源。