[发明专利]基于新型High-K材料的GeSn沟道场效应晶体管

权利要求书

1.基于新型High-K材料的GeSn沟道场效应晶体管，包括：衬底(1)、沟道(2)、绝缘介质薄膜(3)、栅电极(4)、源极(5)和漏极(6)，该衬底(1)采用的IV族单晶半导体材料；该沟道(2)，采用通式为Ge_1-xSn_x的GeSn单晶材料，其中x为Sn的组分，且0.05≤x≤0.12；该栅电极(4)和绝缘介质薄膜(3)自上而下覆盖于沟道(2)的正上方，其特征在于：绝缘介质薄膜(3)采用介电常数在3.9～80范围的高介电常数材料。

2.如权利要求1所述的基于新型High-K材料的GeSn沟道场效应晶体管，其特征在于：绝缘介质薄膜(3)采用的3.9～80范围的高介电常数材料包括，La₂O₃，LaAlO₃，Ta₂O₅，ZrO₂，Y₂O₃，HfLaAlO，SrTiO₃和TiAlO₃，Ga₂O₃。

3.基于新型High-K材料的GeSn沟道场效应晶体管的制作方法，包括如下步骤：

1)利用分子束外延工艺，在衬底(1)上外延Sn组分为0.05～0.12的GeSn复合材料，形成沟道层；

2)利用原子层淀积工艺，在沟道层上淀积High-K介质，即以包含相应High-k元素的气体作为前驱体，以N₂为吹扫气体，在180～280℃左右反应淀积相应薄膜，形成绝缘介质层；

3)利用磁控溅射工艺，在绝缘介质层上生长TaN形成电极层；

4)利用刻蚀工艺，将绝缘介质层和电极层四周多余部分刻蚀掉，在中间形成电极、绝缘介质和沟道垂直分布的结构；

5)对与沟道层中的源极区和漏极区分别进行离子注入，即在源极区中注入能量为20KeV、剂量为10¹⁹cm^-3的B/P元素，形成P⁺/N⁺掺杂的源极(5)；在漏极区中注入能量为20KeV、剂量为10¹⁹cm^-3的B/P元素，形成P⁺/N⁺掺杂漏极(6)。

4.如权利要求3所述的方法：其中所述步骤1)的分子束外延，以固体Ge和Sn作为蒸发源，在180℃和10^-4pa压强下外延GeSn层。

5.如权利要求3所述的方法，其中所述步骤3)的磁控溅射工艺，通过Ar离子轰击TaN靶材，在100℃条件下，使之沉积形成TaN薄膜。

6.如权利要求3所述的方法，其中所述步骤4)的刻蚀工艺，是利用氯基原子团，在光刻胶的掩蔽作用下，刻蚀TaN和High-K。