[发明专利]基于LRC的直接带隙GeSnP型TFET器件及其制备方法

摘要

本发明涉及一种基于LRC的直接带隙GeSn P型TFET器件及其制备方法，该方法包括选取Si衬底；在Si衬底表面生长Ge外延层；在Ge外延层表面上淀积保护层；利用LRC工艺晶化Si衬底、Ge外延层、保护层；刻蚀保护层，形成Ge虚衬底材料；在Ge虚衬底材料表面生长GeSn外延层；淀积高K栅介质层与栅极材料层，光刻源漏区，最终形成所述基于LRC的直接带隙GeSn P型TFET器件。本发明采用激光再晶化(Laser Re‑Crystallization，简称LRC)工艺可有效降低Ge虚衬底的位错密度、表面粗糙度、界面缺陷，提升Ge虚衬底的质量。同时，利用直接带隙GeSn材料制备TFET器件，可以克服隧穿晶体管的开态电流较小，电路性能不足的缺点。

主权项

一种基于LRC的直接带隙GeSn P型TFET器件的制备方法，其特征在于，包括：S101、选取掺杂浓度为5×1018cm‑3的N型Si衬底；S102、利用CVD工艺，在所述N型Si衬底表面生长200～300nm厚度的N型掺杂的Ge外延层；S103、利用CVD工艺，在所述Ge外延层表面上生长100～150nm厚度的SiO2层；S104、将包括所述Si衬底、所述Ge外延层及所述SiO2层的整个衬底材料加热至700℃，利用LRC工艺晶化所述整个衬底材料；S105、利用干法刻蚀工艺刻蚀所述SiO2层，制得Ge虚衬底材料；S106、在H2氛围中在350℃温度以下，SnCl4和GeH4分别作为Sn和Ge源，在所述Ge虚衬底材料表面生长146nm厚度的无掺杂的GeSn层，得到直接带隙GeSn P型材料；S107、利用离子注入工艺，对所述直接带隙GeSn P型材料注入剂量为1×1015cm‑2的P+离子，形成N型掺杂的GeSn外延层；S108、利用CVD工艺，在所述GeSn外延层表面淀积氧化层厚度为0.7nm的高K栅介质层与栅极材料层；S109、利用刻蚀工艺，刻蚀部分所述高K栅介质层与所述栅极材料层形成第一刻蚀区域；S110、利用光刻工艺，在所述第一刻蚀区域光刻出源区图形，并利用离子注入工艺，采用离子注入能量为8keV，剂量为3×1019cm‑2的P+离子，在所述第一刻蚀区域形成N型掺杂的源区；S111、利用刻蚀工艺，刻蚀部分所述高K栅介质层与所述栅极材料层形成第二刻蚀区域；S112、利用光刻工艺，在所述第二刻蚀区域光刻出漏区图形，并利用离子注入工艺，采用离子注入能量为35keV，剂量为5×1018cm‑2的BF2+离子，在所述第二刻蚀区域形成P型掺杂的漏区；S113、利用快速退火工艺，在400℃的温度下，对所述源区和所述漏区进行杂质激活处理，最终形成所述基于LRC的直接带隙GeSn P型TFET器件。