[发明专利]优化的L型隧穿场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种优化的L型隧穿场效应晶体管及其制备方法，主要解决现有器件开态电流低和双极效应严重的问题，其包括：SOI衬底(1)、隔离槽(2)、源区(3)、沟道区(4)、漏区(6)、栅极区(5)及导电层(7)；隔离槽(2)位于SOI衬底(1)的两侧；源区(3)、沟道区(4)和漏区(6)位于SOI衬底的上表面；栅极区(5)位于沟道区(4)的上侧；源区(3)采用锗半导体材料，栅极区(5)采用异质栅介质结构，且靠近源区一侧采用高K栅介质材料，靠近漏区一侧采用低K栅介质材料；漏区(6)与栅极区(5)的右边界设有间隔S。本发明能有效抑制双极效应，提高了驱动电流，可用于大规模集成电路的制作。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，尤其涉及一种优化的L型隧穿场效应晶体管及其制备方法，可用于大规模集成电路的制作。

背景技术

随着半导体集成技术的进步，集成电路技术遵循“Moore定律”的发展进入了纳米尺度。然而，来自短沟道效应，寄生效应以及量子隧穿等问题的挑战，使得常规的CMOS晶体管按比例缩小已变得越来越困难，难以满足集成电路持续发展的要求。

隧穿场效应晶体管TFET是基于带带隧穿量子隧穿效应机理工作的，在室温下亚阈值摆幅可以突破传统MOSFET亚阈值极限值60mV/decade的限制。所以TFET器件具有快速的开关特性和较低的泄漏电流，可以有效地降低器件功耗，被认为是延续“Moore定律”的重要途径。

但是，目前TFET器件面临开态电流比较小、亚阈值摆幅达不到理想值以及存在双极效应等问题，以致于严重限制了它在电路方面的广泛应用。为了改善TFET器件性能，科学工作者提出了一种L型TFET器件，这种结构一定程度提高了TFET器件的开态电流。但是相比MOSFET器件，硅基TFET器件依然面临驱动电流小，双极效应严重的问题，使其应用受到了限制。因此，提高其驱动电流并有效抑制双极效应成为硅基TFET亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述传统硅基TFET器件的不足，提出一种优化的L型隧穿场效应晶体管及制备方法，以在提高驱动电流的同时减小泄漏电流，有效抑制双极效应。

为实现上述目的，本发明优化的L型隧穿场效应晶体管，包括：SOI衬底、隔离槽、源区、沟道区、漏区、栅区及导电层；隔离槽位于SOI衬底的两侧；源区、沟道区和漏区位于SOI衬底的上表面；栅区位于沟道区的上侧，其特征在于：

所述源区，采用锗半导体材料；

所述栅区，采用异质栅介质结构，且靠近源区一侧采用高K栅介质材料，靠近漏区一侧采用低K栅介质材料；

所述漏区与栅区的右边界设有间隔S。

为实现上述目的，本发明的制备优化的L型隧穿场效应晶体管的方法，包括以下步骤：

1)依次制备包括底层硅、氧化物埋层和顶层硅的SOI衬底；

2)在顶层硅的两侧刻蚀，形成浅沟槽隔离区，并进行氧化物淀积，形成隔离槽；

3)在顶层硅表面刻蚀，形成源区凹槽，在300℃～600℃的条件下，外延淀积锗材料填充源区凹槽，同时在锗中通入硼掺杂气体对源区进行原位掺杂，形成P型源区；

4)在顶层硅表面刻蚀，形成L型凹槽结构，外延淀积本征硅半导体层形成L型沟道层；

5)在本征硅半导体层表面生长异质栅介质层，淀积多晶硅形成栅区；

6)在顶层硅表面与栅区右边界间隔四分之一栅长或二分之一栅长或四分之三栅长处采用光刻工艺形成漏区图形，利用离子注入工艺在漏区注入剂量为3e14～9e15的砷离子，其注入能量为30～50keV，再退火激活杂质，形成掺杂浓度为10¹⁸cm^-3～10²⁰cm^-3的N型漏区；