包括二维沟道的晶体管和电子设备制造技术

本公开提供了一种包括至少一个二维(2D)沟道的晶体管和电子设备。根据一些示例实施方式的晶体管包括彼此分开的第一至第三电极以及与第一电极和第二电极接触、平行于第三电极并且包括至少一个2D沟道的沟道层。所述至少一个2D沟道包括具有不同掺杂浓度的至少两个区域。根据一些示例实施方式的晶体管包括：彼此分开的第一至第三电极；与第一电极和第二电极接触并平行于第三电极的2D沟道层；第一掺杂层，设置在与第一电极对应的二维沟道层下方；以及第二掺杂层，设置在与第二电极对应的2D沟道层下方，其中第一掺杂层和第二掺杂层与2D沟道层接触。

【技术实现步骤摘要】
包括二维沟道的晶体管和电子设备
本公开涉及晶体管，并且更具体地，涉及包括包含二维(2D)材料的沟道的晶体管。
技术介绍
随着半导体装置的集成度增加，包括半导体器件(例如，晶体管)的构件或层之间的接触电阻以及半导体装置中包括的半导体器件之间的接触电阻都可能对半导体器件的操作和半导体装置的操作特性具有较大影响。已经进行了各种尝试来改善晶体管的操作特性。因此，近年来，已经引入了包括包含二维(2D)材料的沟道的晶体管。由于2D材料比3D材料具有更高的迁移率，所以可以提高包括作为沟道的2D材料的晶体管的操作速度。
技术实现思路
提供了包括掺杂的2D沟道的晶体管。附加的方面将在下面的描述中被部分地阐述，并且部分地从该描述中将是明显的，或者可以通过实践本公开的所呈现的实施方式而被了解。根据一些示例实施方式的一方面，一种晶体管包括：第一电极；与第一电极分开的第二电极；在第一电极和第二电极之间的栅电极；以及沟道层，包括二维(2D)沟道，沟道层接触第一电极和第二电极，二维沟道包括具有不同掺杂浓度的至少两个区域。在一个示例中，沟道层可以完全是2D沟道。沟道层可以包括与相邻区域相比具有不同掺杂浓度的第一区域、第二区域和第三区域。第一至第三区域的两个区域的掺杂浓度可以相同，并且与这两个区域之间的其余区域的掺杂浓度不同。第一至第三区域可以由相同类型的掺杂剂掺杂。根据一些示例实施方式，第一至第三区域可以分别由N+型掺杂剂、N型掺杂剂和N+型掺杂剂掺杂，或者可以分别由P+型掺杂剂、P型掺杂剂和P+型掺杂剂掺杂。根据一些示例实施方式，所述两个区域可以由第一类型的掺杂剂掺杂，所述其余区域可以由不同于第一类型的掺杂剂的第二类型的掺杂剂掺杂。第一类型的掺杂剂可以包括N+型掺杂剂或P+型掺杂剂。第二类型的掺杂剂可以包括N型掺杂剂或P型掺杂剂。根据一些示例实施方式，所述两个区域可以是由不同类型的掺杂剂掺杂的区域，并且所述其余区域可以由与所述两个区域中的一个区域相同类型的掺杂剂掺杂。所述两个区域可以是N+型和P+型区域或P+型和N+型区域。所述其余区域可以是P型或N型区域。沟道层可以包括包含彼此不同的材料的第一2D沟道和第二2D沟道。第一2D沟道的材料可以包括过渡金属二硫族化物(TMD)或黑磷(BP)。第二2D沟道的材料可以包括TMD或BP。第一2D沟道和第二2D沟道可以每个包括具有彼此不同的掺杂浓度的两个区域。在与栅电极对应的区域中，第一2D沟道和第二2D沟道的掺杂浓度低的区域可以彼此接触并且彼此重叠。该晶体管可以是隧穿晶体管。第一2D沟道和第二2D沟道的重叠区域的掺杂类型可以彼此不同。根据一些示例实施方式，沟道层可以包括2D沟道和3D沟道。在与第三电极对应的区域中，3D沟道的一部分和2D沟道可以彼此重叠。3D沟道可以与第一电极接触，并且2D沟道可以与第二电极接触。掺杂层可以提供在与第二电极对应的2D沟道下方。2D沟道可以包括具有彼此不同的掺杂浓度的两个区域。3D沟道可以包括具有彼此不同的掺杂浓度的两个区域。2D沟道的材料可以包括TMD或BP。在一示例中，2D沟道可以包括TMD和除构成TMD的材料以外的至少一种异质元素作为掺杂材料。晶体管可以是顶栅晶体管或底栅晶体管。根据一些示例实施方式，晶体管可以包括：彼此分开的源电极、漏电极和栅电极；与源电极和漏电极接触的2D沟道层；在与源电极对应的2D沟道层下方的第一掺杂层；在与漏电极对应的2D沟道层下方的第二掺杂层，其中第一掺杂层和第二掺杂层接触2D沟道层。在一示例中，2D沟道层的与栅电极对应的部分可以具有第一掺杂浓度。2D沟道层的与第一掺杂层和第二掺杂层接触的部分可以具有大于第一掺杂浓度的第二掺杂浓度。第二沟道层的与栅电极对应的部分可以由第一类型的掺杂剂掺杂，并且2D沟道层的与第一掺杂层和第二掺杂层接触的部分可以由从第一掺杂层和第二掺杂层提供的第二类型的掺杂剂掺杂。第一类型的掺杂剂可以包括N型掺杂剂或P型掺杂剂。第二类型的掺杂剂可以包括N型掺杂剂或P型掺杂剂。第三电极可以提供在沟道层的上方或下面。附图说明通过以下结合附图的描述，本公开的某些实施方式的上述和其他方面、特征和优点将变得更加明显，附图中：图1是根据一些示例实施方式的包括二维(2D)沟道的晶体管的剖视图；图2是根据一些示例实施方式的包括2D沟道的晶体管的剖视图；图3至图6是根据实施方式的包括2D沟道的晶体管的剖视图；图7至图9是分别示出当图1至图3的晶体管是底栅晶体管时的示例的剖视图；图10是示例2D晶格的图示；以及图11示出了根据一些示例实施方式的可包括上述包含2D沟道的晶体管的电子设备的示意图。具体实施方式现在将详细参照示例实施方式，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。就这一点而言，本实施方式可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于这里阐述的描述。因此，下面仅通过参照附图描述实施方式以解释各方面。当在此使用时，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项目的任何和所有组合。诸如“……中的至少一个”的表述，当在一列元素之后时，修饰整列元素而不修饰列中的单独元素。尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在此用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。为了便于描述，空间关系术语，诸如“在……下面”、“在……下方”、“在……上方”等可以在此使用以便于描述，从而描述如图所示的一个元件或特征的与另一元件(们)或特征(们)的关系。将理解，除了附图中描绘的取向之外，空间关系术语还旨在涵盖装置在使用或在操作中的不同取向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下面”或“下方”的元件将被取向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例术语“在……下面”和“在……下方”可以涵盖上下两取向。装置可以被另外地取向(旋转90度或其他取向)，并且此处使用的空间关系描述语被相应地解释。另外，当一元件被称为在两个元件“之间”时，该元件可以是所述两个元件之间的唯一元件，或者可以存在一个或更多个其他居间元件。当在本说明书中结合数值使用术语“约”或“基本上”时，意图是相关联的数值包括围绕所述数值的制造公差(例如，±10％)。而且，当词语“大体上”和“基本上”与几何形状结合使用时，意图是不要求几何形状的精度，但是形状的宽容度在本公开的范围内。此外，无论数值或形状被修改为“约”还是“基本上”，将理解，这些值和形状应被解释为包括围绕所述数值或形状的制造或操作公差(例如，±10％)。在下文中，将参照附图详细描述根据一些示例实施方式的包括二维(2D)沟道的晶体管。在该工艺中，为了清楚起见，附图中的层或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体管，包括：/n第一电极；/n与所述第一电极分离的第二电极；/n在所述第一电极和所述第二电极之间的栅电极；以及/n沟道层，包括二维(2D)沟道，所述沟道层接触所述第一电极和所述第二电极，/n其中所述二维沟道包括具有不同掺杂浓度的至少两个区域。/n

【技术特征摘要】
20200121 KR 10-2020-00079691.一种晶体管，包括：
第一电极；
与所述第一电极分离的第二电极；
在所述第一电极和所述第二电极之间的栅电极；以及
沟道层，包括二维(2D)沟道，所述沟道层接触所述第一电极和所述第二电极，
其中所述二维沟道包括具有不同掺杂浓度的至少两个区域。


2.根据权利要求1所述的晶体管，其中所述沟道层完全包括二维沟道。


3.根据权利要求2所述的晶体管，其中所述沟道层包括与相邻区域相比具有不同掺杂浓度的第一区域、第二区域和第三区域。


4.根据权利要求2所述的晶体管，其中所述沟道层包括第一区域、第二区域和第三区域，
所述第一区域至所述第三区域中的两个区域的所述掺杂浓度相同，
所述第一区域至所述第三区域中的其余区域的所述掺杂浓度不同于所述两个区域的所述掺杂浓度。


5.根据权利要求4所述的晶体管，其中所述第一区域至所述第三区域由相同类型的掺杂剂掺杂。


6.根据权利要求5所述的晶体管，其中所述第一区域至所述第三区域分别由N+型掺杂剂、N型掺杂剂和N+型掺杂剂掺杂。


7.根据权利要求5所述的晶体管，其中所述第一区域至所述第三区域分别由P+型掺杂剂、P型掺杂剂和P+型掺杂剂掺杂。


8.根据权利要求4所述的晶体管，其中所述两个区域由第一类型的掺杂剂掺杂，并且所述其余区域由不同于所述第一类型的掺杂剂的第二类型的掺杂剂掺杂。


9.根据权利要求8所述的晶体管，其中所述第一类型的掺杂剂包括N+型掺杂剂或P+型掺杂剂。


10.根据权利要求9所述的晶体管，其中所述第二类型的掺杂剂包括N型掺杂剂或P型掺杂剂。


11.根据权利要求4所述的晶体管，其中所述两个区域由不同类型的掺杂剂掺杂，并且所述其余区域由与所述两个区域中的一个区域相同类型的掺杂剂掺杂。


12.根据权利要求11所述的晶体管，其中所述两个区域中的一个区域包括N+型区域，并且所述两个区域中的另一个区域包括P+型区域。


13.根据权利要求12所述的晶体管，其中所述其余区域是P型区域或N型区域。


14.根据权利要求2所述的晶体管，其中所述沟道层包括第一二维沟道和第二二维沟道。


15.根据权利要求14所述的晶体管，其中所述晶体管是隧穿晶体管。


16.根据权利要求14所述的晶体管，其中所述第一二维沟道和所述第二二维沟道包括不同的材料。


17.根据权利要求16所述的晶体管，其中所述第一二维沟道的所述材料包括过渡金属二硫族化物和黑磷中的至少一种。


18.根据权利要求16所述的晶体管，其中所述第二二维沟道的所述材料包括过渡金属二硫族化物和黑磷中的至少一种。


19.根据权利要求14所述的晶体管，其中
所述第一二维沟道包括具有不同掺杂浓度的两个区域，以及
所述第二二维沟道包括具有不同掺杂浓度的两个区域。


20.根据权利要求19所述的晶体管，其中所述第一二维沟道的具有比所述第一二维沟道的其余区域低的掺杂浓度的区域和所述第二二维沟道的具有比所述第二二维沟道的其余区域低...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珉贤，薛珉洙，申铉振，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR