背栅晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种背栅晶体管及其制作方法，包括：提供衬底；利用原子层沉积技术，在所述衬底上生长介质层；利用原子层沉积技术，在所述介质层上生长有源层；对所述有源层进行刻蚀以形成沟道，所述沟道的底部露出所述介质层；形成源漏电极，所述源漏电极覆盖所述沟道底部露出的部分所述介质层和部分所述有源层

【技术实现步骤摘要】
背栅晶体管及其制作方法


[0001]本专利技术涉及仿生人工突触器件
，特别涉及一种背栅晶体管及其制作方法
。

技术介绍

[0002]基于冯
·
诺依曼体系结构的计算因其解决复杂结构化数学问题的能力而得到了半个多世纪的快速发展
。
基于冯
·
诺依曼体系结构的计算潜力实际上受到内存和中央处理器物理分区的限制，导致数据密集型操作的高能耗
。
然而，高能耗将很快难以满足日益增长的智能计算需求
。
相比之下，人类的大脑可以被认为是最有效的生物处理器
。
它能以极低的能耗和较强的容错性实现高速并行信息处理，实现数据密集型计算能力
。
为此，具有模拟人脑生物计算能力的人工神经网络受到越来越多的关注
。
[0003]近年来，场效应晶体管
(FET)
被提出于人造突触器件的应用，如有机纳米颗粒场效应晶体管
、
离子
/
电子杂化突触晶体管
、
铁电
/
类铁电突触晶体管等
。
在场效应晶体管中，可以由栅电极有效控制沟道导电性，其信息的传递与学习过程可以同步进行，这与生物突触中信息的传递和学习同步进行的过程相似
。
到目前为止，人们已经在一些两端和三端式人造突触器件上实现了部分突触响应功能，如兴奋
/
抑制性突触后电流
(EPSC/IPSC)、
双脉冲易化
(PPF)
以及短程突触可塑性
(STP)
到长程突触可塑性
(LTP)
的转变等
。
[0004]值得指出的是，生物突触响应功能复杂多样，为了实现各种不同的生物突触响应，需要对人造突触器件从材料和器件结构方面进行设计，进而在单一固态器件上实现相应的突触响应功能，这是类脑神经形态器件研究中的重要原则之一
。
然而传统晶体管由于器件结构和栅介质材料的限制，其工作电压较高，光电响应和突触可塑性较差，且通常不具备动态学习和记忆能力
。
[0005]因此，研究开发一种拥有优异的光电响应和良好的突触可塑性的氧化物仿生突触器件是本领域亟需解决的问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种背栅晶体管及其制作方法，以解决如何制作一种拥有优异的光电响应和良好的突触可塑性的氧化物仿生突触器件的问题
。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种背栅晶体管的制作方法，包括：
[0008]提供衬底；
[0009]利用原子层沉积技术，在所述衬底上生长介质层；
[0010]利用原子层沉积技术，在所述介质层上生长有源层；
[0011]对所述有源层进行刻蚀以形成沟道，所述沟道的底部露出所述介质层；
[0012]形成源漏电极，所述源漏电极覆盖所述沟道底部露出的部分所述介质层和部分所述有源层
。
[0013]可选的，在所述的背栅晶体管的制作方法中，所述衬底为低阻
N
型硅片；所述介质
层的材质为氧化铪；所述有源层的材质为氧化锌；所述源漏电极的材质包括钛和金
。
[0014]可选的，在所述的背栅晶体管的制作方法中，所述利用原子层沉积技术，在所述衬底上生长介质层的方法包括：
[0015]采用等离子体增强原子层沉积技术在所述衬底上进行多次循环生长以形成介质层，其中生长工艺温度为
250
～
270℃
，每次循环生长采用氮气吹扫和氧等离子体脉冲
。
[0016]可选的，在所述的背栅晶体管的制作方法中，当所述介质层的材质为氧化铪时，以四二甲氨基铪作为前驱体；每次循环生长依次进行
0.2s
四二甲氨基铪脉冲
、2s
氮气吹扫
、0.2s
氧等离子体脉冲和
2s
氮气吹扫
。
[0017]可选的，在所述的背栅晶体管的制作方法中，所述利用原子层沉积技术，在所述介质层上生长有源层的方法包括：
[0018]采用热法原子层沉积技术在所述介质层上进行多次循环生长以形成有源层，其中生长工艺温度为
200
～
220℃
，每次循环生长采用氩气吹扫和水蒸气脉冲
。
[0019]可选的，在所述的背栅晶体管的制作方法中，当所述有源层的材质为氧化锌时，以二乙基锌作为前驱体；每次循环生长依次进行
0.2s
二乙基锌脉冲
、3s
氩气吹扫
、0.2s
水蒸气脉冲和
5s
氩气吹扫
。
[0020]可选的，在所述的背栅晶体管的制作方法中，所述对所述有源层进行刻蚀以形成沟道的方法包括：
[0021]采用紫外光刻定义沟道区域，所述沟道区域覆盖部分所述有源层；
[0022]采用湿法刻蚀技术对所述沟道区域处的有源层进行刻蚀以形成沟道
。
[0023]可选的，在所述的背栅晶体管的制作方法中，所述形成源漏电极的方法包括：
[0024]采用紫外光刻定义电极区域，所述电极区域覆盖部分所述介质层和部分所述有源层；
[0025]通过电子束蒸发，依次在所述电极区域的表面沉积钛和金，其中钛沉积速率为
0.5nm/s、
金沉积速率为
2nm/s。
[0026]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种背栅晶体管，利用如上任一项所述的背栅晶体管的制作方法制得，所述背栅晶体管包括衬底和在所述衬底上自下而上依次形成的介质层
、
有源层和源漏电极；所述有源层形成有沟道；所述源漏电极覆盖所述沟道底部露出的部分所述介质层和部分所述有源层
。
[0027]可选的，在所述的背栅晶体管中，所述介质层的材质为氧化铪，厚度为
15
～
20nm
；所述有源层的材质为氧化锌，厚度为
14
～
16nm
；所述源漏电极包括依次形成的钛层和金层，所述钛层的厚度为
10
～
12nm
，所述金层的厚度为
50
～
55nm。
[0028]本专利技术提供的背栅晶体管及其制作方法，包括：提供衬底；利用原子层沉积技术，在所述衬底上生长介质层；利用原子层沉积技术，在所述介质层上生长有源层；对所述有源层进行刻蚀以形成沟道，所述沟道的底部露出所述介质层；形成源漏电极，所述源漏电极覆盖所述沟道底部露出的部分所述介质层和部分所述有源层
。
通过原子层沉积技术形成介质层和有源层，并通过改变沟道的长宽比，能够获得开关比较大
、
亚阈值摆幅较小
、
迁移率较大的晶体管，且该晶体管具有优异的光电响应和良好的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种背栅晶体管的制作方法，其特征在于，包括：提供衬底；利用原子层沉积技术，在所述衬底上生长介质层；利用原子层沉积技术，在所述介质层上生长有源层；对所述有源层进行刻蚀以形成沟道，所述沟道的底部露出所述介质层；形成源漏电极，所述源漏电极覆盖所述沟道底部露出的部分所述介质层和部分所述有源层
。2.
根据权利要求1所述的背栅晶体管的制作方法，其特征在于，所述衬底为低阻
N
型硅片；所述介质层的材质为氧化铪；所述有源层的材质为氧化锌；所述源漏电极的材质包括钛和金
。3.
根据权利要求1所述的背栅晶体管的制作方法，其特征在于，所述利用原子层沉积技术，在所述衬底上生长介质层的方法包括：采用等离子体增强原子层沉积技术在所述衬底上进行多次循环生长以形成介质层，其中生长工艺温度为
250
～
270℃
，每次循环生长采用氮气吹扫和氧等离子体脉冲
。4.
根据权利要求3所述的背栅晶体管的制作方法，其特征在于，当所述介质层的材质为氧化铪时，以四二甲氨基铪作为前驱体；每次循环生长依次进行
0.2s
四二甲氨基铪脉冲
、2s
氮气吹扫
、0.2s
氧等离子体脉冲和
2s
氮气吹扫
。5.
根据权利要求1所述的背栅晶体管的制作方法，其特征在于，所述利用原子层沉积技术，在所述介质层上生长有源层的方法包括：采用热法原子层沉积技术在所述介质层上进行多次循环生长以形成有源层，其中生长工艺温度为
200
～
220℃
，每次循环生长采用氩气吹扫和水蒸气脉冲
。6.
根据权利要求5所述的背栅晶体管的制作方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢红亮，顾泽宇，李煜淳，
申请(专利权)人：上海集成电路制造创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：