[发明专利]抑制输出非线性开启的隧穿场效应晶体管及制备方法

权利要求书

1.一种抑制输出非线性开启的隧穿场效应晶体管，包括隧穿源区(6、7)，沟道区(1)，漏区(8)，以及位于沟道上方的控制栅(4)，其特征是，所述的隧穿源区为III-V族化合物半导体混合晶体，并且该混合晶体的混晶比沿垂直器件表面方向连续变化，隧穿源区与沟道交界面处的异质隧穿结的能带结构沿垂直器件表面方向是渐变的；在器件表面处为交错型异质结隧穿源区(6)，该处隧穿结为交错型异质结；在距器件表面一定距离处为错层型异质结隧穿源区(7)，该处隧穿结为错层型异质结，这两个隧穿源区掺杂类型相同；对于N型器件来说，隧穿源区为P型重掺杂，漏区为N型重掺杂，沟道区为P型轻掺杂；而对于P型器件来说，隧穿源区为N型重掺杂，漏区为P型重掺杂，沟道区为N型轻掺杂。

2.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征是，对于N型器件来说，隧穿源区为P型重掺杂，其掺杂浓度为1E18cm^-3-1E20cm^-3，漏区为N型重掺杂，其掺杂浓度为1E18cm^-3-1E19cm^-3，沟道区为P型轻掺杂，其掺杂浓度为E13cm^-3-1E15cm^-3；而对于P型器件来说，隧穿源区为N型重掺杂，其掺杂浓度为1E18cm^-3-1E20cm^-3，漏区为P型重掺杂，其掺杂浓度为1E18cm^-3-1E19cm^-3，沟道区为N型轻掺杂，其掺杂浓度为1E13cm^-3-1E15cm^-3。

3.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征是，所述隧穿场效应晶体管中隧穿源区中III-V族混合晶体沿垂直器件表面方向混晶比的变化率对于不同化合物半导体形成的异质结是不同的，需保证交错型异质隧穿结沿垂直沟道方向宽度优化在5nm-50nm之间。

4.将权利要求1-3任一所述的隧穿场效应晶体管应用于II-VI，III-V和IV-IV族的二元或三元化合物半导体材料。

5.一种抑制输出非线性开启的隧穿场效应晶体管的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

1)衬底准备：轻掺杂或未掺杂的半导体衬底；

2)在衬底上初始热氧化并淀积一层氮化物；

3)STI刻蚀，并淀积隔离材料填充深孔后CMP；

4)重新生长栅介质材料，淀积栅材料，进行光刻和刻蚀，形成栅图形；

5)光刻暴露出源区并选择刻蚀出源区；

6)采用分子束外延法选择生长混晶比沿垂直方向连续变化的源区混晶化合物半导体，形成异质隧穿结，同时对源区进行原位掺杂，浓度为1E18cm^-3-1E20cm^-3；

7)光刻暴露出漏区，以光刻胶和栅为掩膜，进行离子注入形成漏区，浓度为1E18cm^-3-1E19cm^-3；

8)快速高温退火激活杂质；

9)最后进入同CMOS一致的后道工序，即可制得抑制输出非线性开启的隧穿场效应晶体管。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，步骤1)中所述的轻掺杂，其掺杂浓度为1E13cm^-3-1E15cm^-3。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，步骤1)中所述的半导体衬底材料选自InGaAs、AlGaSb或其他II-VI，III-V和IV-IV族的二元或三元化合物半导体、绝缘体上的硅或绝缘体上的锗。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，步骤4)中所述的栅介质层材料选自SiO₂、Si₃N₄或高K栅介质材料。

9.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，步骤4)中所述的生长栅介质材料的方法选自下列方法之一：常规热氧化、掺氮热氧化、化学气相淀积或物理气相淀积。

10.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，步骤4)中所述的栅材料选自掺杂多晶硅、金属或金属硅化物。