一种纳米片晶体管及纳米片晶体管的重构、制备方法与流程

本说明书涉及微电子，尤其涉及一种纳米片晶体管及纳米片晶体管的重构、制备方法。

背景技术：

1、随着微电子技术的飞速发展，集成电路对晶体管资源利用率要求也越来越高，目前，晶体管作为芯片的基础单元，发展已经进入3nm及3nm以下制程阶段。

2、而在3nm及3nm以下制程中，纳米片晶体管以其自身的结构可以进行堆叠的特点，极大的提高了集成电路的集成度，从而受到了广泛的关注，但是，目前集成电路中大量使用的纳米片晶体管极大的增加了集成电路的成本。

3、因此，如何降低集成电路的成本，则是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本说明书提供一种纳米片晶体管及纳米片晶体管的重构、制备方法，以部分的解决现有技术存在的上述问题。

2、本说明书采用下述技术方案：

3、本说明书提供了一种纳米片晶体管，所述纳米片晶体管包括：纳米片、源极、漏极，其中，所述源极包括：源极可移动离子薄膜层和源极掺杂电极，所述漏极包括：漏极可移动离子薄膜层和漏极掺杂电极，所述源极可移动离子薄膜层呈环形包裹在所述纳米片的一端、所述漏极可移动离子薄膜层呈环形包裹在所述纳米片的另一端，所述源极掺杂电极呈环形包裹所述源极可移动离子薄膜层，所述漏极掺杂电极呈环形包裹所述漏极可移动离子薄膜层；

4、所述纳米片中的载流子在所述源极可移动离子薄膜层中不同极化状态下的可移动离子的作用下以及在所述漏极可移动离子薄膜层中的可移动离子的作用下呈现出不同的分布，所述纳米片中的载流子的不同分布使得所述纳米片被所述源极可移动离子薄膜层包裹的区域形成的源区和所述纳米片被所述漏极可移动离子薄膜层包裹的区域形成的漏区中的载流子呈现不同的分布，所述源区与所述漏区中的载流子分布不同使所述纳米片晶体管作为不同类型的晶体管使用；

5、所述源极用于基于施加在所述源极掺杂电极的脉冲电压的极性，调整所述源极可移动离子薄膜层中的可移动离子呈现的极化状态；

6、所述漏极用于基于施加在所述漏极掺杂电极的脉冲电压的极性，调整所述漏极可移动离子薄膜层中的可移动离子呈现的极化状态。

7、可选地，所述纳米片晶体管包括：栅极，所述源极还包括：源极接触电极，所述漏极还包括：漏极接触电极，所述栅极位于所述源极与所述漏极中间；

8、所述栅极用于基于所述栅极施加的第一电信号以及在所述源极接触电极或所述漏极接触电极上施加的第二电信号，控制所述纳米片晶体管进行数据存储或进行逻辑计算。

9、可选地，所述栅极包括：栅极可移动离子薄膜层、栅极金属电极，所述栅极可移动离子薄膜层呈环形包裹所述纳米片，所述栅极金属电极呈环形包裹所述栅极可移动离子薄膜层；

10、所述栅极可移动离子薄膜层用于基于施加在所述栅极金属电极的脉冲电压，控制释放可移动离子；

11、当所述栅极可移动离子薄膜层中可移动离子的数量超过预设的第一阈值时，控制所述纳米片晶体管用于数据存储；

12、当所述栅极可移动离子薄膜层中可移动离子的数量低于预设的第二阈值时，控制所述纳米片晶体管用于逻辑计算。

13、可选地，当所述栅极可移动离子薄膜层中可移动离子的数量超过预设的第一阈值时，所述栅极可移动离子薄膜层用于基于在所述栅极金属电极上施加的第三电信号，对所述栅极可移动离子薄膜层中可移动离子的极化状态进行调整，以基于所述栅极可移动离子薄膜层中可移动离子的极化状态，进行数据存储。

14、可选地，当所述栅极可移动离子薄膜层中可移动离子的数量低于预设的第二阈值时，所述纳米片被所述栅极可移动离子薄膜层覆盖的区域中的载流子在所述栅极施加的第四电信号，以及在所述源极接触电极或所述漏极接触电极上施加的第二电信号的作用下，呈现不同的分布，以形成p型沟道或n型沟道，并通过所述p型沟道或所述n型沟道，使所述漏极和所述源极之间导通，以通过在所述栅极施加的第四电信号以及所述纳米片晶体管是否导通，进行逻辑计算。

15、可选地，所述栅极可移动离子薄膜层中可移动离子的数量低于预设的第二阈值时，所述纳米片被所述栅极可移动离子薄膜层覆盖的区域中的载流子在所述栅极施加的第四电信号，以及在所述源极接触电极或所述漏极接触电极上施加的第二电信号的作用下，呈现不同的分布，以将所述纳米片被所述栅极可移动离子薄膜层覆盖的区域中的p型沟道或n型沟道关闭，使所述漏极和所述源极之间阻断，以通过在所述栅极施加的第四电信号以及所述纳米片晶体管是否阻断，进行逻辑计算。

16、可选地，所述纳米片晶体管中至少包含一层纳米片。

17、本说明书提供了一种纳米片晶体管的重构方法，所述方法应用于纳米片晶体管，所述纳米片晶体管包括：纳米片、源极、漏极，其中，所述源极包括：源极可移动离子薄膜层和源极掺杂电极，所述漏极包括：漏极可移动离子薄膜层和漏极掺杂电极，所述源极可移动离子薄膜层呈环形包裹在所述纳米片的一端、所述漏极可移动离子薄膜层呈环形包裹在所述纳米片的另一端，所述源极掺杂电极呈环形包裹所述源极可移动离子薄膜层，所述漏极掺杂电极呈环形包裹所述漏极可移动离子薄膜层，所述方法包括：

18、通过控制施加在所述源极掺杂电极的脉冲电压的极性，对所述源极可移动离子薄膜层中的可移动离子的极化状态进行调整；以及

19、通过控制施加在所述漏极掺杂电极的脉冲电压的极性，对所述漏极可移动离子薄膜层中的可移动离子的极化状态进行调整；

20、通过所述源极可移动离子薄膜层中不同极化状态下的可移动离子以及在所述漏极可移动离子薄膜层中不同极化状态下的可移动离子，控制所述纳米片中的载流子呈现出不同的分布，以对所述纳米片被所述源极可移动离子薄膜层包裹的区域形成的源区和所述纳米片被所述漏极可移动离子薄膜层包裹的区域形成的漏区中的载流子的分布进行调整，通过所述源区与所述漏区中的载流子不同分布，对所述纳米片晶体管进行重构，以使所述纳米片晶体管处于不同的状态，并通过处于不同状态的所述纳米片晶体管执行不同的任务，作为不同类型的晶体管使用，其中，处于不同状态的纳米片晶体管作为不同类型的晶体管使用。

21、可选地，所述纳米片晶体管包括：栅极，所述源极还包括：源极接触电极，所述漏极还包括：漏极接触电极，所述栅极位于所述源极与所述漏极中间；

22、通过处于不同状态的所述纳米片晶体管执行不同的任务，具体包括：

23、通过控制施加在所述栅极的第一电信号以及施加所述源极接触电极或所述漏极接触电极上的第二电信号，控制相应状态下的所述纳米片晶体管进行数据存储或进行逻辑计算。

24、可选地，所述栅极包括：栅极可移动离子薄膜层、栅极金属电极，所述栅极可移动离子薄膜层呈环形包裹所述纳米片，所述栅极金属电极呈环形包裹所述栅极可移动离子薄膜层；

25、通过处于不同状态下的纳米片晶体管执行不同的任务，具体包括：

26、通过控制施加在所述栅极金属电极的脉冲电压，控制所述栅极可移动离子薄膜层释放可移动离子，以使所述栅极可移动离子中包含的可移动离子的数量超过预设的第一阈值，以控制所述纳米片晶体管用于数据存储；或者

27、通过控制施加在所述栅极金属电极的脉冲电压，控制所述栅极可移动离子薄膜层收回可移动离子，以使控制所述栅极可移动离子薄膜层中可移动离子的数量低于预设的第二阈值，以控制所述纳米片晶体管用于逻辑计算。

28、可选地，控制所述纳米片晶体管用于数据存储，具体包括：

29、当控制所述栅极可移动离子薄膜层中可移动离子的数量高于预设的第一阈值时，通过控制施加在所述栅极金属电极上的第三电信号，控制所述栅极可移动离子薄膜层中可移动离子的极化状态，以使所述纳米片晶体管根据所述栅极可移动离子薄膜层中可移动离子的极化状态，进行数据存储。

30、可选地，控制所述纳米片晶体管用于逻辑计算，具体包括：

31、当控制所述栅极可移动离子薄膜层中可移动离子的数量低于预设的第二阈值时，通过控制在所述栅极施加的第四电信号，以及在该状态下纳米片晶体管的所述源极接触电极或所述漏极接触电极上施加的第二电信号，控制所述纳米片被所述栅极可移动离子薄膜层覆盖的区域的载流子的分布，以在所述纳米片被所述栅极可移动离子薄膜层覆盖的区域形成p型沟道或n型沟道，并通过所述p型沟道或所述n型沟道，使所述漏极和所述源极之间导通，以通过在所述栅极施加的第四电信号以及所述纳米片晶体管是否导通，进行逻辑计算。

32、可选地，控制所述纳米片晶体管用于逻辑计算，具体包括：

33、当控制所述栅极可移动离子薄膜层中可移动离子的数量低于预设的第二阈值时，通过控制在所述栅极施加的第四电信号，以及基于在该状态下纳米片晶体管的所述源极接触电极或所述漏极接触电极上的施加的第二电信号，控制所述纳米片被所述栅极可移动离子薄膜层覆盖的区域的载流子的分布，以将在所述纳米片被所述栅极可移动离子薄膜层覆盖的区域形成p型沟道或n型沟道关闭，使所述漏极和所述源极之间阻断，并通过在所述栅极施加的第四电信号以及所述纳米片晶体管是否阻断，进行逻辑计算。

34、本说明书提供了一种纳米片晶体管的制备方法，所述方法应用于纳米片晶体管的制备，所述纳米片晶体管包括：纳米片、源极、漏极，其中，所述源极包括：源极可移动离子薄膜层和源极掺杂电极，所述漏极包括：漏极可移动离子薄膜层和漏极掺杂电极，所述源极可移动离子薄膜层呈环形包裹在所述纳米片的一端、所述漏极可移动离子薄膜层呈环形包裹在所述纳米片的另一端，所述源极掺杂电极呈环形包裹所述源极可移动离子薄膜层，所述漏极掺杂电极呈环形包裹所述漏极可移动离子薄膜层，所述方法包括：

35、获取用于制备所述纳米片晶体管的纳米片作为基片；

36、将所述基片置入预设的反应腔中，并在所述反应腔中通入去离子水前驱体源以及第一指定类型金属的前驱体源，以在所述基片的一端的表面形成呈环形包裹所述基片的源极可移动离子薄膜层，以及在所述基片的另一端的表面形成呈环形包裹所述基片的漏极可移动离子薄膜层，所述去离子水前驱体源用于提供形成可移动离子薄膜层所需的氧元素，所述第一指定类型金属的前驱体源用于提供形成可移动离子薄膜层所需的指定金属元素；

37、使用第二指定类型金属作为靶材进行反应溅射，以在源极可移动离子薄膜层的表面积淀得到源极掺杂电极金属层，以及在漏极可移动离子薄膜层的表面积淀得到漏极掺杂电极金属层；

38、对所述源极掺杂电极金属层和所述漏极掺杂电极金属层，进行刻蚀，得到源极掺杂电极和漏极掺杂电极。

39、可选地，所述纳米片晶体管还包括：栅极，所述栅极包括：栅极可移动离子薄膜层、栅极金属电极，所述栅极位于所述源极与所述漏极中间，所述方法还包括：

40、在所述反应腔中通入去离子水前驱体源以及第一指定类型金属的前驱体源，以在所述基片的中间区域的表面形成呈环形包裹所述基片的栅极可移动离子薄膜层；

41、使用第二指定类型金属作为靶材进行反应溅射，以在栅极可移动离子薄膜层的表面积淀得到源极掺杂电极金属层；

42、对所述源极掺杂电极金属层进行剥离，得到栅极金属电极。

43、可选地，所述源极还包括：源极接触电极，所述漏极还包括：漏极接触电极，所述方法还包括：

44、通过光刻在所述源极可移动离子薄膜层以及所述漏极可移动离子薄膜层的外侧，绘制指定图形区域，使用第二指定类型金属作为靶材进行反应溅射，以在所述指定图形区域积淀得到源极接触电极金属层和漏极接触电极金属层；

45、对所述源极接触电极金属层进行剥离，得到源极接触电极，以及，对所述漏极接触电极金属层进行剥离，得到漏极接触电极。

46、可选地，在所述反应腔中通入去离子水前驱体源以及第一指定类型金属的前驱体源之前，所述方法还包括：

47、将所述反应腔中的气体抽出以使所述反应腔内处于真空状态；

48、在所述反应腔处于所述真空状态后，在所述反应腔中充入惰性气体，以使所述反应腔中的气压为指定气压，并将所述反应腔的温度调整为指定温度。

49、可选地，所述基片的材料包括：硅si，锗ge，锗锡gesn，砷化镓gaas，砷化铟inas，铟镓砷ingaas中的一种。

50、本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

51、在本说明书提供的纳米片晶体管，纳米片中的载流子在源极可移动离子薄膜层中不同极化状态下的可移动离子的作用下以及在漏极可移动离子薄膜层中的可移动离子的作用下呈现出不同的分布，纳米片中的载流子的不同分布使得纳米片被源极可移动离子薄膜层包裹的区域形成的源区和纳米片被漏极可移动离子薄膜层包裹的区域形成的漏区中的载流子呈现不同的分布，源区与漏区中的载流子分布不同使纳米片晶体管作为不同类型的晶体管使用，源极用于基于施加在源极掺杂电极的脉冲电压的极性，调整源极可移动离子薄膜层中的可移动离子呈现的极化状态，漏极用于基于施加在漏极掺杂电极的脉冲电压的极性，调整漏极可移动离子薄膜层中的可移动离子呈现的极化状态。

52、从上述方法中可以看出，可以通过呈环形状包裹纳米片的源极可移动离子薄膜层以及漏极可移动离子薄膜层中的可移动离子，在施加在源极掺杂电极以及漏极掺杂电极的电信号的作用下，所呈现的不同的极化状态，控制纳米片晶体管可以重构为p沟道晶体管或n沟道晶体管使用，从而可以提高纳米片晶体管的资源利用率，进而降低使用该纳米片晶体管的集成电路的成本。