的两个实施例，对本发明的制备方法做进一步的描述。
[0047]实施案例1:制作GeSn材料的同质结铁电隧穿场效应晶体。
[0048]步骤1.制备源极。
[0049]利用低温固源分子束外延工艺，在衬底上以固体Ge和Sn作为蒸发源，在180°C的条件下外延生长一层厚度为80nm的GeSn层，在生成的GeSn层中注入能量为20KeV、剂量为118Cnf3的BF2+离子，形成P+型源极区，在400°C条件下对P+型源极区热退火5min，进行激活处理，得到源极。图3(a)为形成源极后的结果示意图。
[0050]步骤2.制备沟道。
[0051]利用低温固源分子束外延工艺，在源极上以固体Ge和Sn作为蒸发源，在180°C的条件下外延生长一层厚度为80nm的GeSn层，在生成的GeSn层中注入能量为20KeV、剂量为114Cnf3的BF2+离子，形成P—型沟道，在400°C条件下对P—型沟道热退火5min，进行激活处理，得到沟道。图3(b)为形成沟道后的结果示意图。
[0052]步骤3.制备漏极。
[0053]利用低温固源分子束外延工艺，在沟道上以固体Ge和Sn作为蒸发源，在180°C的条件下外延生长一层厚度为80nm的GeSn层，在生成的GeSn层中注入能量为20KeV、剂量为119Cnf3的P(31)+离子，形成N+型源极区，在400°C条件下对N+型源极区热退火5min，进行激活处理，得到源极。图3(c)为形成P+型漏极后的结果示意图。
[0054]步骤4.淀积Hf O2层。
[0055]利用原子层淀积工艺，在环境温度为280°C，压强为15hPa的条件下，在步骤(2)生成的沟道四周淀积厚度为Snm的HfO2,形成绝缘电介质薄膜。图3(d)为生长HfO2层后的结果示意图。
[0056]步骤5.淀积内部栅电极。
[0057]利用磁控溅射工艺，在温度为300°C，压强为0.32Pa，溅射功率为115W的条件下，在绝缘电介质薄膜四周淀积50nm的TiN，形成内部栅电极。图3(e)为淀积内部栅电极后的结果示意图。
[0058]步骤6.淀积PVDF铁电层。
[0059]利用旋涂工艺，以甲基乙基酮溶液为源制备40nm的PVDF铁电材料，并进行退火处理，去除界面残留溶剂并保证薄膜具有良好结晶特性。图3(f)为淀积PVDF铁电层后的结果示意图。
[0060]步骤7.淀积栅电极。[0061 ] 利用磁控溅射工艺，在温度为300°C，压强为0.32Pa，溅射功率为115W的条件下，在PVDF铁电层上生长80nm的TiN。图3(g)为淀积栅电极后的结果示意图。
[0062]实施案例2:制作GeSn材料的异质结铁电隧穿场效应晶体。
[0063]步骤一.制备源极。
[0064]利用低温固源分子束外延工艺，在衬底上以固体Ge和Sn作为蒸发源，在180°C的条件下外延生长一层厚度为80nm的GeSn层，在生成的GeSn层中注入能量为20KeV、剂量为118Cnf3的BF2+离子，形成P+型源极区，在400°C条件下对P+型源极区热退火5min，进行激活处理，得到源极。图3(a)为形成源极后的结果示意图。
[0065]步骤二.制备沟道。
[0066]利用低温固源分子束外延工艺，在源极上以固体Ge和Sn作为蒸发源，在180°C的条件下外延生长一层厚度为80nm的GeSn层，在生成的GeSn层中注入能量为20KeV、剂量为114Cnf3的BF2+离子，形成P—型沟道，在400°C条件下对P—型沟道热退火5min，进行激活处理，得到沟道。图3(b)为形成沟道后的结果示意图。
[0067]步骤三.制备漏极。
[0068]利用低温固源分子束外延工艺，在沟道上以固体Ge和Sn作为蒸发源，在180°C的条件下外延生长一层厚度为80nm的Ge0.gSn0.1层，在生成的Ge0.gSn0.1层中注入能量为20KeV、剂量为119Cnf3的P(31)+离子，形成N+型源极区，在400°C条件下对N+型源极区热退火5min，进行激活处理，得到源极。图3(c)为形成P+型漏极后的结果示意图。
[0069 ] 步骤四.淀积Hf O2层。
[0070]利用原子层淀积工艺，在环境温度为280°C，压强为15hPa的条件下，在步骤(2)生成的沟道四周淀积厚度为Snm的HfO2,形成绝缘电介质薄膜。图3(d)为生长HfO2层后的结果示意图。
[0071]步骤五.淀积内部栅电极。
[0072]利用磁控溅射工艺，在温度为300°C，压强为0.32Pa，溅射功率为115W的条件下，在绝缘电介质薄膜四周淀积50nm的TiN，形成内部栅电极。图3(e)为淀积内部栅电极后的结果示意图。
[0073 ]步骤六.淀积PVDF铁电层。
[0074]利用旋涂工艺，以甲基乙基酮溶液为源制备40nm的PVDF铁电材料，并进行退火处理，去除界面残留溶剂并保证薄膜具有良好结晶特性。图3(f)为淀积PVDF铁电层后的结果示意图。
[0075]步骤七.淀积栅电极。
[0076]利用磁控溅射工艺，在温度为300°C，压强为0.32Pa，溅射功率为115W的条件下，在PVDF铁电层上生长80nm的TiN。图3(g)为淀积栅电极后的结果示意图。
【主权项】
1.一种基于GeSn材料的铁电隧穿场效应晶体管，包括:衬底(I)、源极(2)、沟道(3)、漏极(4)、绝缘电介质薄膜(5)、内部栅电极(6)、铁电栅介质层(7)、栅电极(8);所述源极(2)、沟道(3)和漏极(4)，在衬底(I)上依次由下至上竖直分布，在源极与沟道之间形成隧穿结；所述的绝缘电介质薄膜(5)、内部栅电极(6)、铁电栅介质层(7)及栅电极(8)由内而外环绕覆盖在沟道(3)的四周；其特征在于:所述的源极(2)、沟道(3)、漏极(4)均采用通式为Ge1-xSnx的IV族合金材料;其中，X表示GeSn中Sn的组分，Sn组分的范围为0<x<0.15。2.根据权利要求1所述的基于GeSn材料的铁电隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述的铁电栅介质层(7)采用PVDF材料。3.—种基于GeSn材料的铁电隧穿场效应晶体管制备方法，包括如下步骤: (1)制备源极: 利用低温固源分子束外延工艺，在衬底(I)上外延生长一层GeSn层，采用离子注入工艺对生成的GeSn层进行BF2+离子注入，形成P+型源极区，在400°C条件下对N+型源极区热退火5min，进行激活处理，得到源极(2); (2)制备沟道: 利用低温固源分子束外延工艺，在源极(2)上外延生长一层GeSn层，采用离子注入工艺对生成的GeSn层进行BF2+离子注入，形成P-型沟道，在400°C条件下对P—型沟道热退火5min，进行激活处理，得到沟道(3); (3)制备漏极: 利用低温固源分子束外延工艺，在沟道(3)上外延生长一层GeSn层，采用离子注入工艺对生成的GeSn层进行P(31)+离子注入，形成N+型漏极区，在400°C条件下对N+型漏极区热退火5min，进行激活处理，得到漏极(4); (4)淀积!1?)2层: 利用原子层淀积工艺，在步骤(2)生成的沟道(3)四周淀积HfO2,形成绝缘电介质薄膜(5)； (5)淀积内部栅电极: 利用磁控溅射工艺，在绝缘电介质薄膜(5)四周淀积TiN，形成内部栅电极(6); (6)淀积PVDF铁电层: 利用旋涂工艺，在生成的内部栅电极(6)四周淀积一层PVDF铁电材料，形成铁电栅介质层⑴； (7)淀积栅电极: 利用磁控溅射工艺，在铁电栅介质层(7)上淀积TiN，形成栅电极(8)，完成晶体管的制作。4.根据权利要求3所述的基于GeSn材料的铁电隧穿场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤(I)、步骤(2)和步骤(3)中所述的GeSn层的厚度均为80nm。5.根据权利要求3所述的基于GeSn材料的铁电隧穿场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述的BF2+离子注入工艺条件为:能量20KeV、注入剂量为118Cnf3。6.根据权利要求3所述的基于GeSn材料的铁电隧穿场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤⑵中所述的BF2+离子注入工艺条件为:能量20KeV、注入剂量为1014cm—3。7.根据权利要求3所述的基于GeSn材料的铁电隧穿场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的P (31) +离子注入工艺条件为:能量为20Ke V、剂量为I O19Cnf3。8.根据权利要求3所述的基于GeSn材料的铁电隧穿场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的原子层淀积工艺的温度为280°C;利用原子层淀积工艺淀积的HfO2厚度为 8nm。9.根据权利要求3所述的基于GeSn材料的铁电隧穿场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤(6)所述的PVDF铁电材料的厚度为40nm。10.根据权利要求3所述的基于GeSn材料的铁电隧穿场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤(5)和步骤(7)所述的磁控溅射工艺的温度为300°C;利用磁控溅射工艺生长的TiN的厚度分别为50nm和80nmo
【专利摘要】一种基于GeSn材料的铁电隧穿场效应晶体管及其制备方法，解决了现有隧穿场效应晶体管导通电流小和亚阈摆幅无法降低的问题。该铁电隧穿场效应晶体管包括：衬底1、源极2、沟道3、漏极4、绝缘电介质薄膜5、内部栅电极6、铁电栅介质层7、栅电极8。所述源极2、沟道3和漏极4，在衬底1上依次由下至上竖直分布；绝缘电介质薄膜5、内部栅电极6、铁电栅介质层7及栅电极8由内而外环绕覆盖在沟道3的四周。本发明在隧穿场效应晶体管沟道中引入GeSn材料，并在晶体管栅介质中加入了铁电材料，使得该晶体管具有亚阈摆幅小、开关速度高和功耗低的优点。
【IPC分类】H01L29/161, H01L29/08, H01L29/78, H01L29/417, H01L21/336, H01L29/10
【公开号】CN105552127
【申请号】CN201610125287
【发明人】韩根全, 张春福, 李庆龙, 冯倩, 张进城, 郝跃
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年3月4日