[發(fā)明專利]負(fù)電子壓縮率-超陡亞閾斜率場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710165309.X
• 申請(qǐng)日: 2017-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN106887460B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃如;王慧敏;黃芊芊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L29/10;H01L29/08;H01L29/06;H01L21/336;B82Y40/00
• 代理公司: 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

1.一種負(fù)電子壓縮率超陡亞閾斜率場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括：襯底、源區(qū)、漏區(qū)、第一常規(guī)柵介質(zhì)層、負(fù)電子壓縮率NEC柵介質(zhì)層、第二常規(guī)柵介質(zhì)層、控制柵、隔離層、柵電極、源電極和漏電極；其中，在襯底上淀積常規(guī)柵介質(zhì)材料形成第一常規(guī)柵介質(zhì)層；負(fù)電子壓縮率柵介質(zhì)層轉(zhuǎn)移至在第一常規(guī)柵介質(zhì)層上，所述負(fù)電子壓縮率柵介質(zhì)層采用負(fù)電子壓縮率材料；在負(fù)電子壓縮率柵介質(zhì)層上電子束蒸發(fā)種籽層材料，形成種籽層，自然氧化形成介質(zhì)，在介質(zhì)上淀積常規(guī)柵介質(zhì)材料，與介質(zhì)一起形成第二常規(guī)柵介質(zhì)層；在第二常規(guī)柵介質(zhì)層上形成控制柵；所述第一常規(guī)柵介質(zhì)層、負(fù)電子壓縮率柵介質(zhì)層、第二常規(guī)柵介質(zhì)層和控制柵構(gòu)成柵疊層；對(duì)柵疊層兩端的襯底分別進(jìn)行離子注入，分別形成源區(qū)和漏區(qū)；在源區(qū)、漏區(qū)和控制柵上淀積形成隔離層；在隔離層中形成接觸孔，在接觸孔中分別形成連接源區(qū)的源電極、連接控制柵的柵電極以及連接漏區(qū)的漏電極；第一常規(guī)柵介質(zhì)層和第二常規(guī)柵介質(zhì)層構(gòu)成常規(guī)柵介質(zhì)電容，負(fù)電子壓縮率柵介質(zhì)層構(gòu)成NEC電容，兩個(gè)電容串聯(lián)；根據(jù)第一和第二常規(guī)柵介質(zhì)層以及負(fù)電子壓縮率柵介質(zhì)層的材料，調(diào)整第一和第二常規(guī)柵介質(zhì)層以及負(fù)電子壓縮率柵介質(zhì)層的厚度，使得常規(guī)柵介質(zhì)電容的電容值大于NEC電容的電容值的絕對(duì)值，從而兩個(gè)串聯(lián)電容為負(fù)值，實(shí)現(xiàn)柵控制系數(shù)小于1，同時(shí)溝道表面勢(shì)對(duì)柵壓的響應(yīng)大于1。

2.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述第一和第二常規(guī)柵介質(zhì)層采用常規(guī)柵介質(zhì)材料，常規(guī)柵介質(zhì)材料為高k柵介質(zhì)材料或氧化硅。

3.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述負(fù)電子壓縮率材料采用石墨烯、黑磷、硒化鎢和過(guò)渡金屬硫化物中的一種。

4.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述種籽層材料采用與第二常規(guī)柵介質(zhì)層的材料能夠兼容的金屬。

5.如權(quán)利要求4所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述種籽層材料采用鋁、鉿或鋯。

6.一種負(fù)電子壓縮率超陡亞閾斜率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

根據(jù)采用的常規(guī)柵介質(zhì)材料和負(fù)電子壓縮率材料的介電常數(shù)和有效質(zhì)量，設(shè)計(jì)第一和第二常規(guī)柵介質(zhì)層以及負(fù)電子壓縮率柵介質(zhì)層的厚度，使得常規(guī)柵介質(zhì)電容的電容值大于NEC電容的電容值的絕對(duì)值，從而兩個(gè)串聯(lián)電容為負(fù)值，實(shí)現(xiàn)柵控制系數(shù)小于1，同時(shí)溝道表面勢(shì)對(duì)柵壓的響應(yīng)大于1；

提供襯底；

生長(zhǎng)常規(guī)柵介質(zhì)材料，形成第一常規(guī)柵介質(zhì)層；

提供負(fù)電子壓縮率材料的生長(zhǎng)基底，均勻淀積負(fù)電子壓縮率材料；在上面蓋上膠，并將生長(zhǎng)基底刻蝕掉，將帶有膠的負(fù)電子壓縮率材料泡在去膠溶液中，去除膠，得到干凈的負(fù)電子壓縮率柵介質(zhì)層；

負(fù)電子壓縮率柵介質(zhì)層轉(zhuǎn)移至第一常規(guī)柵介質(zhì)層上，退火去除殘膠和雜質(zhì)；

在負(fù)電子壓縮率柵介質(zhì)層上電子束蒸發(fā)一層種籽層材料，自然氧化形成介質(zhì)，并淀積常規(guī)柵介質(zhì)材料，與種子層自然氧化后形成的介質(zhì)一起形成第二常規(guī)柵介質(zhì)層；

淀積柵金屬，并光刻刻蝕出控制柵的區(qū)域，形成控制柵，第一常規(guī)柵介質(zhì)層、負(fù)電子壓縮率NEC柵介質(zhì)層、第二常規(guī)柵介質(zhì)層和控制柵構(gòu)成柵疊層；

光刻，對(duì)柵疊層兩端的襯底分別進(jìn)行離子注入，并進(jìn)行快速高溫退火雜質(zhì)激活，分別形成源區(qū)和漏區(qū)；

淀積形成隔離層，光刻刻蝕形成接觸孔，并金屬化；淀積金屬，在接觸孔中分別形成連接源區(qū)的源電極、連接控制柵的柵電極以及連接漏區(qū)的漏電極。

7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，在步驟2）中，生長(zhǎng)常規(guī)柵介質(zhì)材料采用常規(guī)熱氧化、摻氮熱氧化、化學(xué)氣相淀積和物理氣相淀積中的一種方法。

8.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，在步驟3）中，負(fù)電子壓縮率材料的生長(zhǎng)基底采用銅、氧化硅和藍(lán)寶石中的一種。

9.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，在步驟3）中，負(fù)電子壓縮率材料采用石墨烯、黑磷、硒化鎢和過(guò)渡金屬硫化物中的一種。

10.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，在步驟6）中，種籽層材料采用與第二常規(guī)柵介質(zhì)層的材料能夠兼容的金屬。