[发明专利]基于GaAsBi-Ga(In)AsN材料的交错型异质结隧穿场效应晶体管

权利要求书

1.基于GaAsBi-Ga(In)AsN材料的交错型异质结隧穿场效应晶体管，包括：衬底(1)、 漏极(2)、沟道(3)、源极(4)、氧化层(5)及栅电极(6)；漏极(2)、沟道(3)和源极(4)在衬底(1) 上依次由下至上竖直分布，且氧化层薄膜(5)与栅电极(6)由内而外环绕覆盖在沟道(3)的四 周，其特征在于：漏极(2)和沟道(3)均采用通式为GaAs_1-yBi_y的复合材料，源极(4)采用通 式为Ga(In)As_1-xN_x的复合材料，从而在源极Ga(In)AsN与沟道GaAsBi之间的界面处形成 交错型异质隧穿结，其中y为Bi组分，0<y≤0.1，x为N组分，且0<x≤0.09。

2.如权利要求1所述基于GaAsBi-Ga(In)AsN材料的交错型隧穿场效应晶体管，其特征 在于，衬底(1)采用单晶GaAs或Ge材料。

3.如权利要求1所述基于GaAsBi-Ga(In)AsN材料的交错型隧穿场效应晶体管，其特征 在于，氧化层薄膜(5)包裹在沟道(3)的外部，栅电极(6)包裹在氧化层薄膜(5)的外部，形成 由内而外逐层环绕包裹结构。

4.基于GaAsBi-Ga(In)AsN材料的交错型隧穿场效应晶体管的制作方法，包括如下步骤：

1)利用分子束外延工艺，在GaAs衬底(1)上生长Bi组分为0～0.1的GaAsBi复合材 料，形成漏极层；

2)利用分子束外延工艺，在GaAsBi源极层上生长Bi组分为0～0.1的GaAsBi复合材 料，形成沟道层；

3)利用分子束外延工艺，在GaAsBi沟道层上生长N组分为0～0.09的Ga(In)AsN复合 材料，形成源极层；

4)利用刻蚀工艺，将源极层，沟道层，漏极层四周的部分刻蚀掉，在中间形成源区、 沟道区、漏区的竖直分布结构；

5)对源区、沟道区和漏区进行能量为20KeV的离子注入，即在源区中注入剂量为 10¹⁹cm^-3的Te元素，形成N⁺掺杂的源极(4)，在沟道区中注入剂量为10¹⁵cm^-3的Te元素， 形成N^-掺杂的沟道(3)，在漏区中注入剂量为10¹⁹cm^-3的Si元素，形成P⁺掺杂漏极(2)；

6)利用原子层淀积工艺或化学气相淀积工艺，在相应环境下，在沟道(3)四周依次 生成氧化层薄膜(5)和栅电极(6)。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述步骤1)和2)的分子束外延工艺，是以固体 Ga、Bi和As₂作为蒸发源，在温度为350–410℃条件下外延生长GaAsBi层。

6.如权利要求4所述的方法，其中所述步骤3)的分子束外延，是以固体Ga、As和N 作为蒸发源，在温度为420–640℃条件下外延生长Ga(In)AsN层。

7.如权利要求4所述的方法，其中所述步骤4)的刻蚀工艺，是利用氯基原子团，在 光刻胶的掩蔽作用下，刻蚀GaAsBi和Ga(In)AsN材料。

8.如权利要求4所述方法，其中所述步骤5)的离子注入工艺，是通过在源极(4)和沟 道(3)中注入Te元素，在漏极(2)中注入Si元素形成n型和p型区域。

9.如权利要求4所述的方法，其中所述步骤6)的原子层淀积工艺或化学气相淀积工艺， 是先在沟道(3)四周环绕淀积SiO₂或HfO₂或Al₂O₃形成氧化层薄膜(5)，再在氧化层薄 膜(5)的四周环绕淀积Poly-Si或Al材料形成栅电极(6)。