场效应晶体管、电子装置以及制造场效应晶体管的方法制造方法及图纸

提供了场效应晶体管、包括该场效应晶体管的电子装置以及制造该场效应晶体管的方法。场效应晶体管可以包括：基板；在基板上的栅电极；在栅电极上的绝缘层；在绝缘层上的源电极；在绝缘层上且与源电极间隔开的漏电极；在源电极和漏电极之间并包括二维(2D)材料的沟道；邻近源电极和漏电极的2D材料电极接合层；以及邻近2D材料电极接合层的应力器。应力器可以配置为向2D材料电极接合层施加拉伸应变。向2D材料电极接合层施加拉伸应变。向2D材料电极接合层施加拉伸应变。

【技术实现步骤摘要】
场效应晶体管、电子装置以及制造场效应晶体管的方法


[0001]本公开涉及一种场效应晶体管(其中拉伸应变被施加到二维(2D)材料电极接合层以增大其电导率)、包括该场效应晶体管的电子装置和/或制造该场效应晶体管的方法。

技术介绍

[0002]晶体管(其是用于执行电开关功能的半导体器件)已经用于各种集成电路(IC)器件(包括存储器、驱动IC、逻辑器件等)。为了增大IC器件的集成度，由其中提供的晶体管所占据的空间已经迅速减小，因此，已经进行了研究来减小晶体管的尺寸、同时保持其性能。
[0003]晶体管的重要部件之一是栅电极。当电压被施加到栅电极时，邻近栅电极的沟道打开用于电流的路径，并且在相反的情况下，阻挡电流。半导体的性能取决于在栅电极和沟道中有多少泄漏电流被减小和有效地管理。在沟道与控制晶体管中的电流的栅电极之间的对应区域越大，功率效率越高。
[0004]随着半导体工艺变得更加精细，晶体管的尺寸减小，因此，在栅电极和沟道之间的对应区域也减小，这会导致由于短沟道效应引起的问题。例如，可能出现诸如阈值电压变化、载流子速度饱和以及亚阈值特性恶化的现象。

技术实现思路

[0005]提供一种场效应晶体管，其中二维(2D)材料电极接合层的电导率增大。
[0006]提供一种包括场效应晶体管的电子装置，其中2D材料电极接合层的电导率增大。
[0007]提供一种制造场效应晶体管的方法，其中拉伸应变被施加到2D材料电极接合层。
[0008]其它的方面将在以下描述中被部分地阐述，部分地将从该描述变得明显，或可以通过实施本公开的给出的实施方式而获知。
[0009]根据一实施方式，一种场效应晶体管可以包括：基板；在基板上的栅电极；在栅电极上的绝缘层；在绝缘层上的源电极；在绝缘层上且与源电极间隔开的漏电极；在源电极和漏电极之间并包括2D材料的沟道；邻近源电极和漏电极并包括拉伸应变区的2D材料电极接合层；以及应力器，邻近2D材料电极接合层并配置为向2D材料电极接合层施加拉伸应变。
[0010]在一些实施方式中，2D材料电极接合层可以包括石墨烯、黑磷、磷烯或过渡金属二硫族化物。
[0011]在一些实施方式中，过渡金属二硫族化物可以包括过渡金属和硫族元素。过渡金属可以包括Mo、W、Nb、V、Ta、Ti、Zr、Hf、Tc、Re、Cu、Ga、In、Sn、Ge和Pb中的一种。硫族元素可以包括S、Se和Te中的一种。
[0012]在一些实施方式中，过渡金属二硫族化物可以包括MoS2、WS2、MoSe2和WSe2中的一种。
[0013]在一些实施方式中，沟道可以配置为没有拉伸应变区。
[0014]在一些实施方式中，2D材料电极接合层可以与沟道一体地提供。
[0015]在一些实施方式中，应力器可以定位在2D材料电极接合层之上、在2D材料电极接
合层之下、或在源电极和漏电极之下。
[0016]在一些实施方式中，应力器可以包括由(M1)
a
(M2)
b
表示的材料，其中M1可以包括Mo、W、Hf、Nb和Si中的任一种，M2可以包括O、S、Se、Te和N中的任一种，并且0<a≤3且0<b≤3。
[0017]在一些实施方式中，应力器可以包括MoO、MoO2、MoO3、PtS2、SiO2或SiN。
[0018]在一些实施方式中，2D材料电极接合层可以在面对应力器的区域中包括应变区。
[0019]在一些实施方式中，场效应晶体管还可以包括在2D材料电极接合层和应力器之间的夹层，该夹层包括TiOx(0<x≤3)或CrOx(0<x≤3)。
[0020]在一些实施方式中，应力器可以配置为作为电极工作。
[0021]在一些实施方式中，两个彼此间隔开的拉伸应变区可以在2D材料电极接合层中。
[0022]根据一实施方式，一种电子装置可以包括：包括场效应晶体管的存储器；以及配置为控制该存储器的存储器控制器。场效应晶体管可以包括：基板；在基板上的栅电极；在栅电极上的绝缘层；在绝缘层上的源电极；在绝缘层上且与源电极间隔开的漏电极；在源电极和漏电极之间并包括2D材料的沟道；邻近源电极和漏电极并包括拉伸应变区的2D材料电极接合层；以及应力器，邻近2D材料电极接合层并配置为向2D材料电极接合层施加拉伸应变。
[0023]根据一实施方式，一种制造场效应晶体管的方法可以包括：在基板上形成栅电极；在栅电极上形成绝缘层；在绝缘层上形成源电极和漏电极；在源电极和漏电极之间形成沟道，该沟道包括2D材料；形成邻近源电极和漏电极的2D材料电极接合层；形成邻近2D材料电极接合层的应力器；以及通过使应力器发生化学反应而向2D材料电极接合层施加拉伸应变。
[0024]根据一实施方式，一种场效应晶体管可以包括：基板；在基板上的多个电极，包括彼此间隔开的源电极、漏电极和栅电极；在基板上且在源电极和漏电极之间的沟道，该沟道包括二维(2D)材料；在沟道和栅电极之间延伸的绝缘层；连接到沟道的第一端的第一2D材料电极接合层；以及在绝缘层和源电极中的至少一个上的第一应力器。第一2D材料电极接合层可以与栅电极和漏电极间隔开。第一应力器可以邻近第一2D材料电极接合层并可以配置为向第一2D材料电极接合层施加拉伸应变。
[0025]在一些实施方式中，第一2D材料电极接合层可以包括石墨烯、黑磷、磷烯或过渡金属二硫族化物。
[0026]在一些实施方式中，第一应力器可以包括由(M1)
a
(M2)
b
表示的材料，其中M1包括Mo、W、Hf、Nb和Si中的任一种，M2包括O、S、Se、Te和N中的任一种，并且0<a≤3且0<b≤3。
[0027]在一些实施方式中，第一2D材料电极接合层可以与沟道一体地提供。
[0028]在一些实施方式中，场效应晶体管还可以包括：连接到沟道的第二端的第二2D材料电极接合层；以及在绝缘层和漏电极中的至少一个上的第二应力器。第二2D材料电极接合层可以与栅电极和源电极间隔开。第二应力器可以邻近第二2D材料电极接合层并可以配置为向第二2D材料电极接合层施加拉伸应变。
附图说明
[0029]从以下结合附图的描述，本公开的某些实施方式的以上和其它的方面、特征和优点将更加明显，附图中：
[0030]图1示出根据一示例实施方式的在化学反应之前的场效应晶体管的应力器的结
构；
[0031]图2示出根据一示例实施方式的在化学反应之后的场效应晶体管的应力器的结构；
[0032]图3示出在图2的场效应晶体管中进一步提供夹层的示例；
[0033]图4、图5和图6示出根据另一示例实施方式的场效应晶体管；
[0034]图7和图8示出根据另一示例实施方式的场效应晶体管；
[0035]图9和图10示出根据另一示例实施方式的场效应晶体管；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场效应晶体管，包括：基板；在所述基板上的栅电极；在所述栅电极上的绝缘层；在所述绝缘层上的源电极；在所述绝缘层上且与所述源电极间隔开的漏电极；沟道，在所述源电极和所述漏电极之间并包括二维(2D)材料；2D材料电极接合层，邻近所述源电极和所述漏电极并包括拉伸应变区；以及应力器，邻近所述2D材料电极接合层并配置为向所述2D材料电极接合层施加拉伸应变。2.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述2D材料电极接合层包括石墨烯、黑磷、磷烯或过渡金属二硫族化物。3.根据权利要求2所述的场效应晶体管，其中所述2D材料电极接合层包括所述过渡金属二硫族化物，所述过渡金属二硫族化物包括过渡金属和硫族元素，所述过渡金属包括Mo、W、Nb、V、Ta、Ti、Zr、Hf、Tc、Re、Cu、Ga、In、Sn、Ge和Pb中的一种，以及所述硫族元素包括S、Se和Te中的一种。4.根据权利要求2所述的场效应晶体管，其中所述过渡金属二硫族化物包括MoS2、WS2、MoSe2和WSe2中的一种。5.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述沟道配置为没有拉伸应变区。6.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述2D材料电极接合层与所述沟道一体地提供。7.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述应力器定位在所述2D材料电极接合层之上、在所述2D材料电极接合层之下、或者在所述源电极和所述漏电极下面。8.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述应力器包括由(M1)
a
(M2)
b
表示的材料，其中M1包括Mo、W、Hf、Nb和Si中的任一种，M2包括O、S、Se、Te和N中的任一种，0<a≤3，且0<b≤3。9.根据权利要求8所述的场效应晶体管，其中所述应力器包括MoO、MoO2、MoO3、PtS2、SiO2或SiN。10.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述2D材料电极接合层在面对所述应力器的区域中包括应变区。11.根据权利要求1所述的场效应晶体管，还包括：在所述2D材料电极接合层和所述应力器之间的夹层，其中所述夹层包括TiOx或CrOy，其中0<x≤3，0<y≤3。12.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述应力器配置为作为电极工作。
13.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中彼此间隔开的两个拉伸应变区在所述2D材料电极接合层中。14.一种电子装置，包括：存储器，包括场效应晶体管；和存储器控制器，配置为控制所述存储器，其中所述场效应晶体管包括基板，在所述基板上的栅电极，在所述栅电极上的绝缘层，在所述绝缘层上的源电极，在所述绝缘层上且与所述源电极间隔开的漏电极，沟道，在所述源电极和所述漏电极之间并包括二维(2D)材料，2D材料电极接合层，邻近所述源电极和所述漏电极并包括拉伸应变区，以及应力器，邻近所述2D材料电极接合层并配置为向所述2D材料电极接合层施加拉伸应变。15.根据权利要求14所述的电子装置，其中所述2D材料电极接合层包括石墨烯、黑磷、磷烯或过渡金属二硫族化物。16.根据权利要求15所述的电子装置，其中所述过渡金属二硫族化物包括MoS2、WS2、MoSe2和WSe2中的一种。17.根据权利要求14所述的电子装置，其中所述沟道配置为没有拉伸应变区。18.根据权利要求14所述的电子装置，其中所述2D材料电极接合层与所述沟道一体地提供。19.根据权利要求14所述的电子装置，其中所述应力器定位在所述2D材料电极接合层之上、在所述2D材料电极接合层之下、或者在所述源电极和所述漏电极下面。20.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞敏硕，薛珉洙，权俊荣，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：