隧道场效应晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种隧道场效应晶体管及其制作方法，包括：衬底；P型硅烯层和N型硅烯层，P型硅烯层与N型硅烯层形成叠层结构；位于叠层结构上的栅极结构；分别位于栅极结构两侧的P型硅烯层、N型硅烯层上的电极，用于与P型硅烯层、N型硅烯层构成源极或漏极。本发明专利技术还提供一种隧道场效应晶体管的制作方法，包括：提供衬底；形成P型硅烯层和N型硅烯层，使P型硅烯层与N型硅烯层在两者交界处相互交叠且接触形成叠层结构；在叠层结构上形成栅极结构；分别在栅极结构两侧的P型硅烯层、N型硅烯层上形成电极，用于与P型硅烯层、N型硅烯层构成源极或者漏极。本发明专利技术隧道场效应晶体管具有更大的隧穿面积，性能也得到了一定程度的提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，具体涉及一种。
技术介绍
为了适应对于半导体器件的日益增长的性能要求，半导体制造领域发展新的技术以获得更理想的性能，例如:隧道场效应晶体管(The tunneling field-effecttransistor, TFET)因自身优良的性能,开始部分地代替现有的金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)。常规的隧道场效应晶体管为在低掺杂的本征半导体材料的衬底上形成栅极以及源漏区。当在栅极上施加电压时，栅极下方的沟道区表面形成电子积累层和耗尽层，电子能带向下弯曲，源区或者漏区的价带与沟道区的导带发生交叠，电子将会有一定几率从源区或者漏区的价带隧穿到沟道区的导带。由于隧道场效应晶体管的隧穿基于量子效应，不再受亚阈斜率限制，其很多特性都优于传统的MOSFET晶体管。例如，能够更好地抑制短沟道效应、相比之下更高的工作频率以及相对更小的功耗等。另一方面，现有技术也采用新型材料来满足半导体器件的性能要求。一种以碳原子为基础的新型材料一石墨烯由于其自身良好的电子迁移率等特性而备受业界关注。但是,石墨烯自身的能带构造比较特殊,为价电子带与传输带通过一个Dirac点相接的特殊构造。这种构造缺乏载流子，导致电阻值急剧增大，且没有带隙又意味着无法制作出必须进行开关动作的逻辑电路。因此，石墨烯仍难以大范围地运用于半导体制造中。所以，如何制造出性能更加良好的隧道场效应晶体管，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，以形成性能更加良好的隧道场效应晶体管。为解决上述问题，本专利技术提供一种隧道场效应晶体管，包括:衬底；位于所述衬底上的P型硅烯层和N型硅烯层，所述P型硅烯层与N型硅烯层在两者交界处相互交叠且接触形成叠层结构；位于所述叠层结构上的栅极结构；分别位于所述栅极结构两侧的P型硅烯层、N型硅烯层上的电极，用于与所述P型硅烯层、N型硅烯层构成源极或者漏极。可选的，所述衬底上还形成有绝缘层，所述P型硅烯层以及N型硅烯层形成于所述绝缘层的表面。可选的，所述绝缘层的厚度在10?1000纳米的范围内。可选的，所述绝缘层为二氧化硅绝缘层。可选的，所述栅极结构包括:形成于所述叠层结构上的栅介质层，形成于所述栅介质层上的栅极，以及，形成于所述栅极的侧壁的侧墙。可选的，所述栅极材料为锗。可选的，所述侧墙为氮化物侧墙。可选的，所述衬底为硅衬底。此外，本专利技术还提供一种隧道场效应晶体管的制作方法，包括:提供衬底；在所述衬底上形成P型硅烯层和N型硅烯层，使所述P型硅烯层与N型硅烯层在两者交界处相互交叠且接触形成叠层结构；在所述叠层结构上形成栅极结构；分别在所述栅极结构两侧的P型硅烯层、N型硅烯层上形成电极，用于与所述P型硅烯层、N型硅烯层构成源极或者漏极。可选的，提供衬底的步骤之后，形成P型硅烯层的步骤之前，还包括以下步骤:在所述衬底表面形成绝缘层。可选的，形成绝缘层的步骤包括，采用热处理或者沉积的方式形成所述绝缘层。可选的，形成绝缘层的步骤包括，使所述绝缘层的厚度在10?1000纳米的范围内。可选的，采用沉积或者铺设的方式形成所述N型硅烯层与所述P型硅烯层。可选的，形成栅极结构的步骤包括:形成覆盖于所述叠层结构上的栅介质层；形成位于所述栅介质层上的栅极；形成位于所述栅极侧壁的侧墙。可选的，形成位于所述栅极侧壁的侧墙的步骤包括:形成氮化物材料的侧墙。可选的，提供衬底的步骤包括:提供硅衬底。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点:本专利技术中，由于形成的P型硅烯层与N型硅烯层之间相互交叠而形成叠层结构，也就是说，P型硅烯层与N型硅烯层在所述叠层结构的位置直接相互接触，这样可以在一定程度上提升后续形成的隧道场效应晶体管在工作时，P型硅烯层与N型硅烯层之间的隧穿效率。此外，硅烯具有较高的电子迁移率以及更强的自旋轨道耦合，因此具有较大的能隙；采用硅烯制成的隧道场效应晶体管也相应的具有更大的隧穿面积，相对于现有的隧道场效应晶体管，其性能也得到了一定程度的提升。同时，由于硅烯层为单原子层结构，相对于现有的隧道场效应晶体管，在起到了与现有的隧道场效应晶体管中的半导体层相同作用的同时，在一定程度上节省了空间体积，有利于隧道场效应晶体管体积的减小。更进一步地，硅烯由于其自身存在硅原子而与现有的基于硅的半导体器件制造工艺具有良好的相容性，能够运用于现有的半导体工艺当中。【附图说明】图1至图7是本专利技术隧道场效应晶体管的制作方法一实施例中各个步骤的示意图；图8是本专利技术隧道场效应晶体管一实施例的结构示意图；图9至图10是图8所示的隧道场效应晶体管的工作原理示意图。【具体实施方式】为了进一步提高现有的隧道场效应晶体管(The tunneling field-effecttransistor, TFET)的性能，本专利技术提供一种隧道场效应晶体管的制作方法，包括:提供衬底；在所述衬底上形成P型硅烯层和N型硅烯层，使所述P型硅烯层与N型硅烯层在两者交界处相互交叠且接触形成叠层结构；在所述叠层结构上形成栅极结构；分别在所述栅极结构两侧的P型硅烯层、N型硅烯层上形成电极，用于与所述P型硅烯层、N型硅烯层构成源极或者漏极。通过以上步骤以形成隧道场效应晶体管，其中，硅烯具有较高的电子迁移率以及更强的自旋轨道耦合，因此能打开更大的能隙；采用硅烯制成的隧道场效应晶体管也相应的具有更大的隧穿面积，相对于现有的隧道场效应晶体管，其性能也得到了一定程度的提升;进一步，所述P型硅烯层与N型硅烯层之间相互交叠且接触，进而形成叠层结构，这在一定程度上提升了 P型硅烯层与N型硅烯层之间的隧穿效率；另外，由于硅烯层为单原子层结构，相对于现有的隧道场效应晶体管，在起到了与现有的隧道场效应晶体管中的半导体层相同作用的同时，在一定程度上节省了空间体积，更加有利于隧道场效应晶体管体积的减小；另外，硅烯由于其自身存在硅原子而与现有的基于硅的半导体器件制造工艺具有良好的相容性，也能够被轻松地运用于现有的半导体工艺当中。为使本专利技术当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道场效应晶体管，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底上的P型硅烯层和N型硅烯层，所述P型硅烯层与N型硅烯层在两者交界处相互交叠且接触形成叠层结构；位于所述叠层结构上的栅极结构；分别位于所述栅极结构两侧的P型硅烯层、N型硅烯层上的电极，用于与所述P型硅烯层、N型硅烯层构成源极或者漏极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖德元，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31