[發明專利]控制由具有壓電特性的材料形成的器件中的閾值電壓的齒狀柵極

有效

• 申請號: 201680081924.6
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN108701712B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: H·Y·黃;N·德阿爾梅達布拉加;R·米克維科厄斯
• 申請（專利權）人: 美商新思科技有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/423;G06F30/38;G06F30/39;G06F30/392;H01L29/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張昊

1.一種場效應晶體管，包括：

第一壓電層，支持溝道；

第二壓電層，位于所述第一壓電層之上；

介電層，具有由多個間隙分隔的多個介電片段，所述介電層位于所述第二壓電層之上；以及

柵極，具有主體和多個齒，所述柵極的所述主體覆蓋所述多個介電片段中的至少一個介電片段并且覆蓋所述多個間隙中的至少兩個間隙，所述多個齒具有連接至所述柵極的所述主體的近端、穿過所述多個間隙突出的中間部分和通過至少所述第二壓電層與所述第一壓電層分隔的遠端，

其中與所述溝道中的電流流動方向平行測量的每個齒的寬度小于或等于200nm。

2.根據權利要求1所述的場效應晶體管，其中所述第一壓電層和所述第二壓電層基本為晶體III-V族半導體。

3.根據權利要求1所述的場效應晶體管，其中所述第一壓電層和所述第二壓電層在異質結處接觸。

4.根據前述權利要求中任一項所述的場效應晶體管，其中所述介電層施加具有大于或等于100兆帕的絕對值的拉伸或壓縮應力。

5.根據權利要求4所述的場效應晶體管，其中在與所述第二壓電層相鄰的所述第一壓電層中，由所述介電層施加的應力創建大于或等于1x10¹¹/cm²的電子電荷的壓電電荷。

6.根據權利要求1、2或3所述的場效應晶體管，還包括：

源極，電耦合至所述第二壓電層；以及

漏極，電耦合至所述第二壓電層，

其中當所述源極和所述漏極之間存在電壓差并且在所述柵極和所述源極之間或所述柵極和所述漏極之間沒有施加電壓時，所述溝道不導通。

7.一種修改用于制造異質結場效應晶體管的掩模組的方法，所述方法包括：

用第二掩模或多個第二掩模替換所述掩模組中的第一掩模或多個第一掩模，

其中使用所述第一掩模或多個第一掩模制成的第一異質結場效應晶體管包括：

第一晶體管緩沖層，支持第一晶體管溝道，

第一晶體管阻擋層，位于所述第一晶體管緩沖層之上，其中所述第一晶體管阻擋層和所述第一晶體管緩沖層都具有壓電特性，

第一晶體管介電層，通過柵極開口劃分，所述第一晶體管介電層位于第二晶體管阻擋層之上，以及

第一晶體管柵極，設置在所述柵極開口中，

其中使用所述第二掩模或多個第二掩模制成的第二異質結場效應晶體管包括：

第二晶體管緩沖層，支持第二晶體管溝道；

第二晶體管阻擋層，位于所述第二晶體管緩沖層之上，其中所述第二晶體管阻擋層和所述第二晶體管緩沖層都具有壓電特性，

第二晶體管介電層，具有由多個間隙分隔的多個介電片段，所述第二晶體管介電層位于所述第二晶體管阻擋層之上，以及

第二晶體管柵極，具有主體和多個齒，所述第二晶體管柵極的所述主體覆蓋所述多個介電片段中的至少一個介電片段并覆蓋所述多個間隙中的至少兩個間隙，所述多個齒具有連接至所述柵極的所述主體的近端、穿過所述多個間隙突出的中間部分以及通過至少所述第二晶體管阻擋層與所述第二晶體管緩沖層分隔的遠端，與所述溝道中的電流流動方向平行測量的每個齒的寬度小于200nm，

其中所述第一晶體管具有第一閾值電壓，并且所述第二晶體管具有第二閾值電壓，并且

其中替換步驟用于使所述第二閾值電壓不同于所述第一閾值電壓。

8.根據權利要求7所述的方法，其中所述第一晶體管緩沖層和所述第二晶體管緩沖層基本為III-V族半導體。

9.根據權利要求7所述的方法，其中

所述第一晶體管阻擋層和所述第一晶體管緩沖層在第一晶體管異質結處接觸，以及

所述第二晶體管阻擋層和所述第二晶體管緩沖層在第二晶體管異質結處接觸。

10.根據權利要求7-9中任一項所述的方法，其中所述第二閾值電壓比所述第一閾值電壓大或小至少0.5伏。