[发明专利]控制由具有压电特性的材料形成的器件中的阈值电压的齿状栅极

权利要求书

1.一种场效应晶体管，包括：

第一压电层，支持沟道；

第二压电层，位于所述第一压电层之上；

介电层，具有由多个间隙分隔的多个介电片段，所述介电层位于所述第二压电层之上；以及

栅极，具有主体和多个齿，所述栅极的所述主体覆盖所述多个介电片段中的至少一个介电片段并且覆盖所述多个间隙中的至少两个间隙，所述多个齿具有连接至所述栅极的所述主体的近端、穿过所述多个间隙突出的中间部分和通过至少所述第二压电层与所述第一压电层分隔的远端，

其中与所述沟道中的电流流动方向平行测量的每个齿的宽度小于或等于200nm。

2.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述第一压电层和所述第二压电层基本为晶体III-V族半导体。

3.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述第一压电层和所述第二压电层在异质结处接触。

4.根据前述权利要求中任一项所述的场效应晶体管，其中所述介电层施加具有大于或等于100兆帕的绝对值的拉伸或压缩应力。

5.根据权利要求4所述的场效应晶体管，其中在与所述第二压电层相邻的所述第一压电层中，由所述介电层施加的应力创建大于或等于1x10¹¹/cm²的电子电荷的压电电荷。

6.根据权利要求1、2或3所述的场效应晶体管，还包括：

源极，电耦合至所述第二压电层；以及

漏极，电耦合至所述第二压电层，

其中当所述源极和所述漏极之间存在电压差并且在所述栅极和所述源极之间或所述栅极和所述漏极之间没有施加电压时，所述沟道不导通。

7.一种修改用于制造异质结场效应晶体管的掩模组的方法，所述方法包括：

用第二掩模或多个第二掩模替换所述掩模组中的第一掩模或多个第一掩模，

其中使用所述第一掩模或多个第一掩模制成的第一异质结场效应晶体管包括：

第一晶体管缓冲层，支持第一晶体管沟道，

第一晶体管阻挡层，位于所述第一晶体管缓冲层之上，其中所述第一晶体管阻挡层和所述第一晶体管缓冲层都具有压电特性，

第一晶体管介电层，通过栅极开口划分，所述第一晶体管介电层位于第二晶体管阻挡层之上，以及

第一晶体管栅极，设置在所述栅极开口中，

其中使用所述第二掩模或多个第二掩模制成的第二异质结场效应晶体管包括：

第二晶体管缓冲层，支持第二晶体管沟道；

第二晶体管阻挡层，位于所述第二晶体管缓冲层之上，其中所述第二晶体管阻挡层和所述第二晶体管缓冲层都具有压电特性，

第二晶体管介电层，具有由多个间隙分隔的多个介电片段，所述第二晶体管介电层位于所述第二晶体管阻挡层之上，以及

第二晶体管栅极，具有主体和多个齿，所述第二晶体管栅极的所述主体覆盖所述多个介电片段中的至少一个介电片段并覆盖所述多个间隙中的至少两个间隙，所述多个齿具有连接至所述栅极的所述主体的近端、穿过所述多个间隙突出的中间部分以及通过至少所述第二晶体管阻挡层与所述第二晶体管缓冲层分隔的远端，与所述沟道中的电流流动方向平行测量的每个齿的宽度小于200nm，

其中所述第一晶体管具有第一阈值电压，并且所述第二晶体管具有第二阈值电压，并且

其中替换步骤用于使所述第二阈值电压不同于所述第一阈值电压。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一晶体管缓冲层和所述第二晶体管缓冲层基本为III-V族半导体。

9.根据权利要求7所述的方法，其中

所述第一晶体管阻挡层和所述第一晶体管缓冲层在第一晶体管异质结处接触，以及

所述第二晶体管阻挡层和所述第二晶体管缓冲层在第二晶体管异质结处接触。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其中所述第二阈值电压比所述第一阈值电压大或小至少0.5伏。