[發明專利]一種可重構高遷移率場效應晶體管及其制備方法

在審

• 申請號: 202211174936.7
• 申請日: 2022-09-26
• 公開（公告）號: CN115498035A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 劉歡;于飛;劉艷;韓根全;玉虓;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學杭州研究院
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335;H01L29/08;H01L29/16;H01L29/20;H01L29/201;H01L29/24;H01L29/26
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種可重構高遷移率場效應晶體管，包括自下而上的襯底(1)，溝道(10)，柵極絕緣介質層(2)和柵極金屬電極(9)；所述溝道(10)兩側分別為源區(11)和漏區(12)，源區(11)上方設置源極金屬電極(7)，漏區(12)上方設置漏極金屬電極(8)，其特征在于：

所述襯底(1)和溝道(10)采用高遷移率溝道材料；

所述源區(11)的遠離所述溝道(10)的一側依次設有源極可移動離子薄膜層(3)和源極摻雜電極(5)；

所述漏區(12)的遠離所述溝道(10)的一側依次設有漏極可移動離子薄膜層(4)和漏極摻雜電極(6)；

所述源極可移動離子薄膜層(3)和漏極可移動離子薄膜層(4)內部含有帶正電荷的氧空位；

所述源極摻雜電極(5)和漏極摻雜電極(6)施加極性相同的脈沖電壓，通過極性的變換，使所述場效應晶體管具有N溝道和P溝道可重構特性。

2.根據權利要求1所述可重構高遷移率場效應晶體管，其特征在于，所述高遷移率溝道材料為鍺Ge、鍺錫GeSn、砷化鎵GaAs、砷化銦InAs、銦鎵砷InGaAs中的一種。

3.根據權利要求1所述可重構高遷移率場效應晶體管，其特征在于，所述柵極絕緣介質層(2)采用氧化鉿HfO₂、氧化鋯ZrO₂、氧化鋁Al₂O₃、氧化鑭La₂O₃、氧化釔Y₂O₃、氧化鈦TiO₂、氧化硅SiO₂和氧化鍺GeO₂中的一種；所述源極摻雜電極(5)、漏極摻雜電極(6)、柵極金屬電極(9)、源極金屬電極(7)和漏極金屬電極(8)，分別采用金屬鎢、金屬鈦、金屬銅、金屬鋁、金屬箔、金屬銥、金屬釕、氮化鎢、氮化鈦、氮化鉭、氧化銥、氧化釕、碳化鎢、碳化鈦、硅化鎢、硅化鈦和硅化鉭中的任意一種。

4.根據權利要求1所述可重構高遷移率場效應晶體管，其特征在于，所述源極可移動離子薄膜層(3)和漏極可移動離子薄膜層(4)采用不定型氧化鋯ZrO₂、不定型氧化鋁Al₂O₃、不定型氧化鉿HfO₂中的任意一種。

5.根據權利要求1所述可重構高遷移率場效應晶體管，其特征在于，所述源極摻雜電極(5)和漏極摻雜電極(6)施加正脈沖電壓，源區(11)與漏區(12)產生載流子為電子，此時晶體管類型為N溝道場效應晶體管；施加負脈沖電壓，源區(11)與漏區(12)產生載流子為空穴，此時晶體管類型為P溝道場效應晶體管，從而實現晶體管的可重構功能。

6.權利要求1所述可重構高遷移率場效應晶體管的制備方法，包括如下步驟：

步驟1)，選擇襯底(1)作為基片，在基片上淀積柵極絕緣介質層(2)；

步驟2)，刻蝕掉所述柵極絕緣介質層(2)的兩側部分，露出基片頂面兩側，刻蝕掉所述基片的兩側部分，形成臺階；

步驟3)，在所述基片兩側部分的臺階上分別淀積源極可移動離子薄膜層(3)和漏極可移動離子薄膜層(4)；

步驟4)，在所述柵極絕緣介質層(2)的上表面、所述基片頂面兩側上表面以及所述源極可移動離子薄膜層(3)和漏極可移動離子薄膜層(4)的外側面分別淀積金屬材料，之后刻蝕形成柵金屬電極層(9)、源極金屬電極(7)、漏極金屬電極(8)、源極摻雜電極(5)和漏極摻雜電極(6)；

步驟5)，向源極摻雜電極(5)和漏極摻雜電極(6)施加正脈沖電壓或施加負脈沖電壓，實現不同種類的摻雜類型。

7.根據權利要求6所述制備方法，其特征在于，所述步驟2)，利用低電壓下惰性氣體輝光放電產生離子，對該離子加速后入射到柵極絕緣介質層(2)表面、基片表面進行刻蝕。