述柵界面層優(yōu)選氧化釔(Υ203)材料，所述高Κ材料層可以選用鉿基材料(為高介電常數(shù)材料中的一類)，如Hf02、HfS1、HfS1N、HfTaO, HfT1或HfZrO中的一種或其組合，也可以選用其他高介電常數(shù)材料，如Al203、La203、Zr02或LaAlO中的一種或其組合，或者選用所述其他高介電常數(shù)材料與所述鉿基材料的組合。
[0073]具體地，所述的前柵位于柵介質(zhì)層的上層，所述的背柵位于FD-G0I襯底底層硅層的下層，且背柵與前柵對準(zhǔn)，前柵與背柵長度大于源區(qū)與本征區(qū)的感應(yīng)區(qū)之間的勢皇區(qū)寬度。
[0074]具體地，所述的低摻雜漏區(qū)和所述的重?fù)诫s源區(qū)摻有不同摻雜類型的雜質(zhì)，且低摻雜漏區(qū)的摻雜濃度優(yōu)選5X 10lscm 3，高摻雜源區(qū)的摻雜濃度優(yōu)選2X 102°cm 3。
[0075]具體地，所述的全耗盡頂層鍺層的摻雜濃度在IX 1014cm 3至lX1017cm3之間。
[0076]通過上述實(shí)施例的闡述，本發(fā)明的有益效果是:
第一、因雜質(zhì)在鍺材料中擴(kuò)散較快，采用帶膠離子注入工藝形成N或P型低摻雜漏區(qū)，有助于形成緩變摻雜濃度梯度的本征區(qū)/漏區(qū)結(jié)，有效抑制隧穿場效應(yīng)晶體管中的雙極效應(yīng)。
[0077]第二、通過對P型槽或N型槽深度的精確限定，隧穿結(jié)面積可以有效的控制。
[0078]第三、鍺材料由于其氧化物熱穩(wěn)定性差的特性，P型槽或N型槽側(cè)壁平整化的處理可在高溫環(huán)境自動(dòng)完成，簡化了工藝流程；
第四、在P或N區(qū)槽中淀積鍺材料形成源區(qū)時(shí)，采用原位摻雜，解決了在鍺材料中難形成激活的高摻雜源區(qū)問題，同時(shí)有助于形成具有陡峭摻雜濃度梯度的隧穿結(jié)和摻雜均勻的高摻雜源區(qū)。
[0079]第五、所述的具有突變隧穿結(jié)的FD-G0I隧穿場效應(yīng)晶體管包括前柵和背柵，所述的前柵位于柵介質(zhì)層的上層，所述的背柵位于G0I襯底底層硅的下層，且背柵與前柵對準(zhǔn)。前柵與背柵長度大于源區(qū)與本征區(qū)的感應(yīng)區(qū)之間的勢皇區(qū)寬度，避免了柵長過小而引起的泄露電流增加，器件性能下降。
[0080]第六、絕緣層上的頂層鍺厚度可選20~100nm，優(yōu)選20nm，該厚度有效提高前柵與背柵對隧穿場效應(yīng)晶體管隧穿結(jié)處勢皇寬度的控制能力，進(jìn)而提高隧穿場效應(yīng)晶體管中的驅(qū)動(dòng)電流，亞閾值擺幅等電學(xué)特性。
[0081]第七、所述柵界面層優(yōu)選氧化釔(Y203)，其介電常數(shù)為15(為高介電常數(shù)材料中的一種)，可與鍺材料形成良好的界面接觸，有效地減弱費(fèi)米能級釘扎效應(yīng)，所述高Κ材料層可以選用鉿基材料，如Hf02、HfS1、HfS1N, HfTaO, HfT1或HfZrO中的一種或其組合，也可以選用其他高介電常數(shù)材料，或者選用所述其他高介電常數(shù)材料與所述鉿基材料的組合，可提尚如棚■對隧穿結(jié)處勢皇寬度的控制能力，進(jìn)而提尚隧穿場效應(yīng)晶體管中的驅(qū)動(dòng)電流，亞閾值擺幅等電學(xué)特性。
[0082]第八、漏區(qū)摻雜濃度為5X10lscm3，該摻雜濃度可有效抑制隧穿場效應(yīng)晶體管中的雙極性效應(yīng)，降低亞閾電流以及保證電學(xué)接觸。
[0083]第九、源區(qū)摻雜濃度為2X102°cm3，該摻雜濃度可有效的提高隧穿場效應(yīng)晶體管中的驅(qū)動(dòng)電流，亞閾值擺幅等電學(xué)特性。
[0084]與現(xiàn)有的TFET相比，本發(fā)明提供的具有突變隧穿結(jié)的FD-G0I隧穿場效應(yīng)晶體管及制備方法可以有效的提高器件驅(qū)動(dòng)電流以及降低亞閾斜率，同時(shí)能有效的抑制雙向?qū)ㄌ匦?，有望在低功耗領(lǐng)域得到采用，有較高的實(shí)用價(jià)值。
[0085]綜上所述，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明具有突變隧穿結(jié)的FD-G0I隧穿場效應(yīng)晶體管及制備方法的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有突變隧穿結(jié)的FD-GOI隧穿場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，包括步驟: 步驟(a)、選取FD-GOI襯底； 步驟(b)、在所述FD-GOI襯底上采用刻蝕工藝形成淺溝槽隔離； 步驟(c)、在所述FD-GOI襯底上光刻形成漏區(qū)圖形，采用帶膠離子注入工藝形成漏區(qū)；步驟(d)、在所述FD-GOI襯底上光刻形成源區(qū)圖形，采用干法刻蝕工藝形成源區(qū)溝槽；步驟(e)、在所述源區(qū)溝槽內(nèi)淀積鍺材料，并同時(shí)進(jìn)行原位摻雜，形成摻雜濃度高于所述漏區(qū)的源區(qū)； 步驟(f)、在所述FD-GOI襯底的頂層鍺表面形成柵界面層、柵介質(zhì)層和前柵極層，刻蝕形成前柵；在所述FD-GOI襯底的底層硅表面形成背柵極層，刻蝕形成背柵；以及 步驟(g)、光刻引線窗口，淀積金屬，光刻引線，形成所述源區(qū)、所述漏區(qū)、所述前柵、所述背柵的金屬引線，最終形成所述具有突變隧穿結(jié)的FD-GOI隧穿場效應(yīng)晶體管。2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(c)包括: (cl)利用光刻工藝在所述FD-GOI襯底上光刻形成所述漏區(qū)圖形； (c2)在所述FD-GOI襯底上表面采用帶膠離子注入工藝注入離子以形成所述漏區(qū)； (c3)去除光刻膠。3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(c)之后，還包括: (X)利用退火工藝激活所述漏區(qū)中的雜質(zhì)。4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(d)包括: (dl)在所述FD-GOI襯底上表面形成保護(hù)層； (d2)利用光刻工藝在所述保護(hù)層上形成隔離區(qū)圖形； (d3)利用干法刻蝕工藝刻蝕所述保護(hù)層及所述FD-GOI襯底以形成所述源區(qū)溝槽。5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(e)包括: (el)對所述源區(qū)溝槽進(jìn)行平整化處理； (e2)在所述源區(qū)溝槽內(nèi)在選擇性外延生長所述鍺材料，同時(shí)通入摻雜氣體對所述鍺材料進(jìn)行原位摻雜，以形成所述源區(qū)； (e3)利用CMP工藝對所述FD-G0I襯底上表面進(jìn)行平整化處理。6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(e2)包括: 利用CVD工藝，在300°C -600°C的溫度，利用選擇性單晶鍺外延生長方法進(jìn)行選擇性外延生長鍺材料，同時(shí)通入摻雜氣體對所述鍺材料進(jìn)行原位摻雜，以實(shí)現(xiàn)摻雜元素的原位激活，形成所述源區(qū)。7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(f)包括: (fl)用PH3、NH3對所述FD-GOI襯底的頂層鍺表面進(jìn)行鈍化處理形成所述柵界面層； (f2)在所述柵界面層表面生長淀積高K材料層，作為所述柵介質(zhì)層； (f3)在所述柵介質(zhì)層表面生長多晶硅材料層，作為所述前柵極層； (f4)利用干法刻蝕工藝刻蝕所述柵界面層、柵介質(zhì)層和所述前柵極層形成所述前柵； (f5)在所述FD-GOI襯底的底層硅表面淀積金屬層，作為所述背柵極層； (f6)利用干法刻蝕工藝刻蝕所述背柵極層形成所述背柵。8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(f)包括:(fl)在所述FD-GOI襯底的頂層鍺表面生長厚度為1?2nm的氧化物作為所述柵界面層； (f2)在所述柵界面層表面生長淀積高K材料層，作為所述柵介質(zhì)層； (f3)在所述柵介質(zhì)層表面生長多晶硅材料層，作為所述前柵極層； (f4)利用干法刻蝕工藝刻蝕所述柵界面層、柵介質(zhì)層和所述前柵極層形成所述前柵； (f5)在所述FD-GOI襯底底層硅表面淀積金屬層，作為所述背柵極層； (f6)利用干法刻蝕工藝刻蝕所述背柵極層形成所述背柵。9.一種具有突變隧穿結(jié)的FD-G0I隧穿場效應(yīng)晶體管，其特征在于，是由如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法制得。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有突變隧穿結(jié)的FD-GOI隧穿場效應(yīng)晶體管及制備方法，該制備方法包括：選取FD-GOI襯底；采用刻蝕工藝形成淺溝槽隔離；在FD-GOI襯底上光刻形成漏區(qū)圖形，采用帶膠離子注入工藝形成漏區(qū)；步驟(d)、在FD-GOI襯底上光刻形成源區(qū)圖形，采用干法刻蝕工藝形成源區(qū)溝槽；步驟(e)、在源區(qū)溝槽內(nèi)淀積鍺材料，并同時(shí)進(jìn)行原位摻雜，形成摻雜濃度高于漏區(qū)的源區(qū)；步驟(f)、在FD-GOI襯底的頂層鍺表面形成柵界面層、柵介質(zhì)層和前柵極層，刻蝕形成前柵；在FD-GOI襯底的底層硅表面形成背柵極層，刻蝕形成背柵；步驟(g)、光刻引線窗口，淀積金屬，光刻引線，形成源區(qū)、漏區(qū)、前柵、背柵的金屬引線，最終形成具有突變隧穿結(jié)的FD-GOI隧穿場效應(yīng)晶體管。
【IPC分類】H01L29/739, H01L29/10, H01L21/331
【公開號】CN105261563
【申請?zhí)枴緾N201510555925
【發(fā)明人】李妤晨, 徐大慶, 張巖, 秦學(xué)斌
【申請人】西安科技大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月2日