述栅界面层优选氧化钇(Υ203)材料，所述高Κ材料层可以选用铪基材料(为高介电常数材料中的一类)，如Hf02、HfS1、HfS1N、HfTaO, HfT1或HfZrO中的一种或其组合，也可以选用其他高介电常数材料，如Al203、La203、Zr02或LaAlO中的一种或其组合，或者选用所述其他高介电常数材料与所述铪基材料的组合。
[0073]具体地，所述的前栅位于栅介质层的上层，所述的背栅位于FD-G0I衬底底层硅层的下层，且背栅与前栅对准，前栅与背栅长度大于源区与本征区的感应区之间的势皇区宽度。
[0074]具体地，所述的低掺杂漏区和所述的重掺杂源区掺有不同掺杂类型的杂质，且低掺杂漏区的掺杂浓度优选5X 10lscm 3，高掺杂源区的掺杂浓度优选2X 102°cm 3。
[0075]具体地，所述的全耗尽顶层锗层的掺杂浓度在IX 1014cm 3至lX1017cm3之间。
[0076]通过上述实施例的阐述，本发明的有益效果是:
第一、因杂质在锗材料中扩散较快，采用带胶离子注入工艺形成N或P型低掺杂漏区，有助于形成缓变掺杂浓度梯度的本征区/漏区结，有效抑制隧穿场效应晶体管中的双极效应。
[0077]第二、通过对P型槽或N型槽深度的精确限定，隧穿结面积可以有效的控制。
[0078]第三、锗材料由于其氧化物热稳定性差的特性，P型槽或N型槽侧壁平整化的处理可在高温环境自动完成，简化了工艺流程；
第四、在P或N区槽中淀积锗材料形成源区时，采用原位掺杂，解决了在锗材料中难形成激活的高掺杂源区问题，同时有助于形成具有陡峭掺杂浓度梯度的隧穿结和掺杂均匀的高掺杂源区。
[0079]第五、所述的具有突变隧穿结的FD-G0I隧穿场效应晶体管包括前栅和背栅，所述的前栅位于栅介质层的上层，所述的背栅位于G0I衬底底层硅的下层，且背栅与前栅对准。前栅与背栅长度大于源区与本征区的感应区之间的势皇区宽度，避免了栅长过小而引起的泄露电流增加，器件性能下降。
[0080]第六、绝缘层上的顶层锗厚度可选20~100nm，优选20nm，该厚度有效提高前栅与背栅对隧穿场效应晶体管隧穿结处势皇宽度的控制能力，进而提高隧穿场效应晶体管中的驱动电流，亚阈值摆幅等电学特性。
[0081]第七、所述栅界面层优选氧化钇(Y203)，其介电常数为15(为高介电常数材料中的一种)，可与锗材料形成良好的界面接触，有效地减弱费米能级钉扎效应，所述高Κ材料层可以选用铪基材料，如Hf02、HfS1、HfS1N, HfTaO, HfT1或HfZrO中的一种或其组合，也可以选用其他高介电常数材料，或者选用所述其他高介电常数材料与所述铪基材料的组合，可提尚如棚■对隧穿结处势皇宽度的控制能力，进而提尚隧穿场效应晶体管中的驱动电流，亚阈值摆幅等电学特性。
[0082]第八、漏区掺杂浓度为5X10lscm3，该掺杂浓度可有效抑制隧穿场效应晶体管中的双极性效应，降低亚阈电流以及保证电学接触。
[0083]第九、源区掺杂浓度为2X102°cm3，该掺杂浓度可有效的提高隧穿场效应晶体管中的驱动电流，亚阈值摆幅等电学特性。
[0084]与现有的TFET相比，本发明提供的具有突变隧穿结的FD-G0I隧穿场效应晶体管及制备方法可以有效的提高器件驱动电流以及降低亚阈斜率，同时能有效的抑制双向导通特性，有望在低功耗领域得到采用，有较高的实用价值。
[0085]综上所述，本文中应用了具体个例对本发明具有突变隧穿结的FD-G0I隧穿场效应晶体管及制备方法的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。
【主权项】
1.一种具有突变隧穿结的FD-GOI隧穿场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括步骤: 步骤(a)、选取FD-GOI衬底； 步骤(b)、在所述FD-GOI衬底上采用刻蚀工艺形成浅沟槽隔离； 步骤(c)、在所述FD-GOI衬底上光刻形成漏区图形，采用带胶离子注入工艺形成漏区；步骤(d)、在所述FD-GOI衬底上光刻形成源区图形，采用干法刻蚀工艺形成源区沟槽；步骤(e)、在所述源区沟槽内淀积锗材料，并同时进行原位掺杂，形成掺杂浓度高于所述漏区的源区； 步骤(f)、在所述FD-GOI衬底的顶层锗表面形成栅界面层、栅介质层和前栅极层，刻蚀形成前栅；在所述FD-GOI衬底的底层硅表面形成背栅极层，刻蚀形成背栅；以及 步骤(g)、光刻引线窗口，淀积金属，光刻引线，形成所述源区、所述漏区、所述前栅、所述背栅的金属引线，最终形成所述具有突变隧穿结的FD-GOI隧穿场效应晶体管。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)包括: (cl)利用光刻工艺在所述FD-GOI衬底上光刻形成所述漏区图形； (c2)在所述FD-GOI衬底上表面采用带胶离子注入工艺注入离子以形成所述漏区； (c3)去除光刻胶。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(c)之后，还包括: (X)利用退火工艺激活所述漏区中的杂质。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(d)包括: (dl)在所述FD-GOI衬底上表面形成保护层； (d2)利用光刻工艺在所述保护层上形成隔离区图形； (d3)利用干法刻蚀工艺刻蚀所述保护层及所述FD-GOI衬底以形成所述源区沟槽。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(e)包括: (el)对所述源区沟槽进行平整化处理； (e2)在所述源区沟槽内在选择性外延生长所述锗材料，同时通入掺杂气体对所述锗材料进行原位掺杂，以形成所述源区； (e3)利用CMP工艺对所述FD-G0I衬底上表面进行平整化处理。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(e2)包括: 利用CVD工艺，在300°C -600°C的温度，利用选择性单晶锗外延生长方法进行选择性外延生长锗材料，同时通入掺杂气体对所述锗材料进行原位掺杂，以实现掺杂元素的原位激活，形成所述源区。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(f)包括: (fl)用PH3、NH3对所述FD-GOI衬底的顶层锗表面进行钝化处理形成所述栅界面层； (f2)在所述栅界面层表面生长淀积高K材料层，作为所述栅介质层； (f3)在所述栅介质层表面生长多晶硅材料层，作为所述前栅极层； (f4)利用干法刻蚀工艺刻蚀所述栅界面层、栅介质层和所述前栅极层形成所述前栅； (f5)在所述FD-GOI衬底的底层硅表面淀积金属层，作为所述背栅极层； (f6)利用干法刻蚀工艺刻蚀所述背栅极层形成所述背栅。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(f)包括:(fl)在所述FD-GOI衬底的顶层锗表面生长厚度为1?2nm的氧化物作为所述栅界面层； (f2)在所述栅界面层表面生长淀积高K材料层，作为所述栅介质层； (f3)在所述栅介质层表面生长多晶硅材料层，作为所述前栅极层； (f4)利用干法刻蚀工艺刻蚀所述栅界面层、栅介质层和所述前栅极层形成所述前栅； (f5)在所述FD-GOI衬底底层硅表面淀积金属层，作为所述背栅极层； (f6)利用干法刻蚀工艺刻蚀所述背栅极层形成所述背栅。9.一种具有突变隧穿结的FD-G0I隧穿场效应晶体管，其特征在于，是由如权利要求1-8任一项所述的方法制得。
【专利摘要】本发明涉及一种具有突变隧穿结的FD-GOI隧穿场效应晶体管及制备方法，该制备方法包括：选取FD-GOI衬底；采用刻蚀工艺形成浅沟槽隔离；在FD-GOI衬底上光刻形成漏区图形，采用带胶离子注入工艺形成漏区；步骤(d)、在FD-GOI衬底上光刻形成源区图形，采用干法刻蚀工艺形成源区沟槽；步骤(e)、在源区沟槽内淀积锗材料，并同时进行原位掺杂，形成掺杂浓度高于漏区的源区；步骤(f)、在FD-GOI衬底的顶层锗表面形成栅界面层、栅介质层和前栅极层，刻蚀形成前栅；在FD-GOI衬底的底层硅表面形成背栅极层，刻蚀形成背栅；步骤(g)、光刻引线窗口，淀积金属，光刻引线，形成源区、漏区、前栅、背栅的金属引线，最终形成具有突变隧穿结的FD-GOI隧穿场效应晶体管。
【IPC分类】H01L29/739, H01L29/10, H01L21/331
【公开号】CN105261563
【申请号】CN201510555925
【发明人】李妤晨, 徐大庆, 张岩, 秦学斌
【申请人】西安科技大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月2日