【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶体管的，尤其涉及一种鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管及制备方法。
技术介绍
1、随着科技的发展，云计算、大数据处理及实时数据传输逐渐普及并应用在不同领域。为了满足不同应用的需求，需要集成电路具有超低功耗和高性能。然而，集成电路的核心器件—金属氧化物半导体场效应晶体管，受限于其亚阈值摆幅极限，阻碍着集成电路继续遵循摩尔定律发展。
2、隧穿场效应晶体管，作为一种陡峭亚阈值摆幅器件，可以突破金属氧化物半导体场效应晶体管的亚阈值摆幅极限，因其静态功耗低、兼容cmos工艺而受到广泛关注。
3、但隧穿场效应晶体管有如下技术问题：隧穿场效应晶体管的开态电流过低，影响着器件的开态性能。虽然其中一种电子空穴双层隧穿场效应晶体管可以在通过栅极功函数或偏压诱导方法形成的电子空穴双层中产生平行于栅极电场的垂直线隧穿，来提升开态电流。但开态电流与栅极重叠面积成正比，在提升开态电流的同时会增加栅极重叠，进而扩大整个晶体管的面积。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管及制备方法，所述晶体管可以在不增加器件面积的情况下提高开态电流并降低亚阈值摆幅。
2、本专利技术实施例的第一方面提供了一种鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管，所述鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管包括：第一铁电层、第二铁电层、第一隧穿栅、第二隧穿栅、控制栅、第一介质层、第二介质层、源极、源区、第一沟道区、阻挡层、第二沟道区、漏区、漏极、鳍型沟道区；
3、其中
4、所述第一介质层设置在所述源区、所述第一沟道区的顶层，所述第一铁电层和所述第一隧穿栅分别设置在所述第一介质层的顶层，且所述第一铁电层和所述第一隧穿栅触碰连接；
5、所述第二介质层设置在所述第二沟道区、所述漏区的顶层，所述第二铁电层和所述控制栅分别设置在所述第二介质层的顶层，所述第二隧穿栅设置在所述控制栅的顶层，且所述第二铁电层分别与所述第二隧穿栅和所述控制栅触碰连接；
6、所述鳍型沟道区设置在所述第一沟道区、所述阻挡层和所述第二沟道区的顶层，且所述鳍型沟道区分别与所述第一铁电层、所述第二铁电层、所述第一介质层和所述第二介质层触碰连接。
7、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一铁电层的材质为铪镐氧(hzo)；
8、所述第二铁电层的材质为铪镐氧(hzo)；
9、所述第一铁电层的宽度为2-3nm，所述第一铁电层的厚度40-60nm；
10、所述第二铁电层的宽度为2-3nm，所述第二铁电层的厚度40-60nm。
11、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一介质层的材质为二氧化铪(hfo2)；
12、所述第二介质层的材质为二氧化铪(hfo2)；
13、所述第一介质层的宽度为40-60nm，所述第一介质层的厚度2-3nm；
14、所述第二介质层的宽度为40-60nm，所述第二介质层的厚度2-3nm。
15、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述源极的材质为铜金属(cu)；
16、所述漏极的材质为铜金属(cu)。
17、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述源区的材质为铟镓砷(in0.53ga0.47as)；
18、所述漏区的材质为铟镓砷(in0.53ga0.47as)；
19、所述源区为p型，所述源区的宽度为20-40nm，所述源区的厚度为10-30nm；
20、所述漏区为n型，所述漏区的宽度为20-40nm，所述漏区的厚度为10-30nm。
21、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一沟道区的材质为铟镓砷(in0.53ga0.47as)；
22、所述第二沟道区的材质为铟镓砷(in0.53ga0.47as)；
23、所述第一沟道区的宽度为10-30nm，所述第一沟道区的厚度10-30nm；
24、所述第二沟道区的宽度为10-30nm，所述第二沟道区的厚度10-30nm。
25、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述阻挡层的材质为铟铝砷(in0.52al0.48as)；所述阻挡层的宽度为2-4nm，所述阻挡层的厚度为10-30nm。
26、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述鳍型沟道区的材质为铟镓砷(in0.53ga0.47as)；
27、所述鳍型沟道区的宽度为5-15nm，所述鳍型沟道区的厚度为40-60nm。
28、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一隧穿栅的材质为金金属(au)；
29、所述第二隧穿栅的材质为铬金属(cr)；
30、所述控制栅的材质为钌金属(ru)。
31、本专利技术实施例的第二方面提供了一种鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管的制备方法，所述方法包括：
32、在预设的inp衬底上垂直生长铟镓砷(in0.53ga0.47as)外延层，以铟镓砷(in0.53ga0.47as)外延层充当晶体管底部的体材料；
33、对所述铟镓砷(in0.53ga0.47as)外延层进行刻蚀，得到阻挡层位置，并对所述铟镓砷(in0.53ga0.47as)外延层的左右两侧分别进行p型和n型掺杂，以使所述铟镓砷(in0.53ga0.47as)外延层的两侧分别形成源区和漏区；
34、在所述铟镓砷(in0.53ga0.47as)外延层的阻挡层位置垂直生长阻挡层后，在所述阻挡层和所述铟镓砷(in0.53ga0.47as)外延层的顶面垂直生长鳍型沟道区，并对所述鳍型沟道区进行离子注入，以使鳍型沟道区内部形成p+区；
35、在所述铟镓砷(in0.53ga0.47as)外延层的表面分别淀积第一介质层和第二介质层后，在所述鳍型沟道区的两侧分别淀积第一铁电层和第二铁电层；
36、在所述第一铁电层的侧边淀积第一隧穿栅以及在所述第二铁电层的侧边分别淀积控制栅和第二隧穿栅后，在所述第一隧穿栅的侧边淀积第一栅极介质层以及在所述控制栅和所述第二隧穿栅的侧边淀积第二栅极介质层；
37、对所述第一栅极介质层和所述第二栅极介质层进行开孔，然后在所述开孔处淀积铜金属(cu)形成源极和漏极。
38、相比于现有技术，本专利技术实施例提供的一种鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管及制备方法，其有益效果有如下几点：
39、第一，通过p型高斯掺杂，解决器件制备时，铟镓砷(in0.53ga0.47as)沟道中无法产生空穴层的问题。
40、第二，利用铟镓砷(in0.53ga0.47as)和铟铝砷(in0.52al0.48as)具有晶格完全匹配的特性，使用铟铝砷(in0.52al0.48as)作为阻挡层来抑制关态泄漏，可以解决使用电介质作为阻挡层会引入缺陷的问题。
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1.一种鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管，其特征在于，包括：第一铁电层、第二铁电层、第一隧穿栅、第二隧穿栅、控制栅、第一介质层、第二介质层、源极、源区、第一沟道区、阻挡层、第二沟道区、漏区、漏极、鳍型沟道区；
2.根据权利要求1所述的鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述第一铁电层的材质为铪镐氧；
3.根据权利要求1所述的鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述第一介质层的材质为二氧化铪；
4.根据权利要求1所述的鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述源极的材质为铜金属；
5.根据权利要求1所述的鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述源区的材质为铟镓砷；
6.根据权利要求1所述的鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述第一沟道区的材质为铟镓砷；
7.根据权利要求1所述的鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述阻挡层的材质为铟铝砷；
8.根据权利要求1所述的鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述鳍型沟道区的材质为铟镓砷；<...
【技术特征摘要】
1.一种鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管，其特征在于，包括：第一铁电层、第二铁电层、第一隧穿栅、第二隧穿栅、控制栅、第一介质层、第二介质层、源极、源区、第一沟道区、阻挡层、第二沟道区、漏区、漏极、鳍型沟道区；
2.根据权利要求1所述的鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述第一铁电层的材质为铪镐氧；
3.根据权利要求1所述的鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述第一介质层的材质为二氧化铪；
4.根据权利要求1所述的鳍型电子空穴双层隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述源极的材质为铜金属；
5.根据权利要求1所述的鳍型电子空穴双层...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘虎，李佩锋，周晓瑜，李余斌，潘磊，王鹏宇，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：
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