[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
地址：	311215 浙江省杭州***	國省代碼：	浙江;33
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種可重構高遷移率場效應晶體管及其制備方法
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【說明書】：

一種可重構高遷移率場效應晶體管及其制備方法，晶體管包括襯底，溝道，柵極絕緣介質層和柵極金屬電極；溝道兩側分別為源區和漏區，其中襯底和溝道采用高遷移率溝道材料；源區的遠離溝道的一側依次設有源極可移動離子薄膜層和源極摻雜電極；漏區的遠離溝道的一側依次設有漏極可移動離子薄膜層和漏極摻雜電極；源極可移動離子薄膜層和漏極可移動離子薄膜層內部含有帶正電荷的氧空位；源極摻雜電極和漏極摻雜電極施加極性相同的脈沖電壓，通過極性的變換，使場效應晶體管具有N溝道和P溝道可重構特性。本發明提升了晶體管性能，降低了工作電壓，實現了N溝道和P溝道晶體管可重構功能；同時節省器件資源和面積，提高了集成度。

技術領域

本發明屬于半導體器件技術領域，特別涉及一種可重構高遷移率場效應晶體管及其制備方法。

背景技術

隨著集成電路技術的飛速發展，摩爾定律驅動下的傳統金屬氧化物半導體器件的特征尺寸縮小已經到物理極限，高功耗問題也變得日益嚴重。集成度、性能提升及功耗減小是集成電路持續發展的關鍵。另外，隨著信息技術中處理的數據量急劇增加，集成電路的算力問題變得尤為突出，現有的傳統Si基CMOS集成電路架構面臨著算力和功耗的瓶頸。所以，急需一種新型原理器件來提升集成電路性能。

通過引入與硅基CMOS工藝兼容的高遷移率溝道材料，不僅可以降低工作電壓，還可以提高驅動電流，從而降低功耗。該技術手段成為未來CMOS技術發展的趨勢，但器件源漏電阻較大是阻礙其應用的主要挑戰之一。傳統場效應晶體管源漏區摻雜工藝中，化學摻雜存在雜質激活高熱預算，摻雜不均勻等問題，靜電摻雜在過去十幾年被認為是化學摻雜最好的替代方案，但是傳統靜電摻雜由于外部偏置不連續存在波動性。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明針對傳統體硅金屬氧化物半導體(MOS)器件在超高密度集成電路中存在的功耗和算力問題，提出了一種可重構高遷移率場效應晶體管及其制備方法，以期提升晶體管性能，降低工作電壓；并希望降低源漏電阻，實現N溝道和P溝道晶體管可重構功能；同時節省器件資源和面積，提高集成度。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種可重構高遷移率場效應晶體管，包括自下而上的襯底，溝道，柵極絕緣介質層和柵極金屬電極；所述溝道兩側分別為源區和漏區，源區上方設置源極金屬電極，漏區上方設置漏極金屬電極，其中：

所述襯底和溝道采用高遷移率溝道材料；

所述源區的遠離所述溝道的一側依次設有源極可移動離子薄膜層和源極摻雜電極；

所述漏區的遠離所述溝道的一側依次設有漏極可移動離子薄膜層和漏極摻雜電極；

所述源極可移動離子薄膜層和漏極可移動離子薄膜層內部含有帶正電荷的氧空位；

所述源極摻雜電極和漏極摻雜電極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。

在一個實施例中，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。

在一個實施例中，所述柵極絕緣介質層采用氧化鉿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、漏極摻雜電極、柵極金屬電極、源極金屬電極和漏極金屬電極，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。