[发明专利]基于LRC的GeSn隧穿场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种基于LRC的GeSn隧穿场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括：

(a)选取Si衬底；

(b)在所述Si衬底表面连续生长Ge外延层和保护层；

(c)采用激光再晶化工艺晶化所述Ge外延层形成Ge虚衬底，刻蚀所述保护层；

(d)在所述Ge虚衬底表面生长GeSn外延层；

(e)在所述GeSn外延层表面连续生长栅介质层与栅极材料层并光刻所述栅介质层与栅极材料层；

(f)制备P型掺杂的源区和N型掺杂的漏区；

(g)激活所述源区和所述漏区以完成所述隧穿场效应晶体管的制备。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Si衬底为掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3的P型单晶Si。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)包括：

(b1)采用CVD工艺在所述Si衬底表面生长P型掺杂的所述Ge外延层，所述Ge外延层厚度为200～300nm；

(b2)采用CVD工艺在所述Ge外延层表面生长所述保护层，所述保护层为厚度100～150nm的SiO₂。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)包括：

(c1)将包括所述Si衬底、所述Ge外延层及所述保护层的整个衬底材料加热至700℃，采用激光再晶化工艺晶化所述整个衬底材料；

(c2)自然冷却所述整个衬底材料；

(c3)采用干法刻蚀工艺刻蚀所述保护层，形成所述Ge虚衬底。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述激光再晶化工艺中激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kW/cm²，激光移动速度为25mm/s。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(d)包括：

(d1)在H₂氛围中350℃以下，利用SnCl₄和GeH₄分别作为Sn和Ge源，GeH₄/SnCl₄气体流量比为6.14～6.18，在所述Ge虚衬底表面生长厚度为146nm的无掺杂的GeSn区域；

(d2)采用离子注入的方式，对所述GeSn区域注入8×10¹⁶cm^-3的BF₂⁺，形成P型掺杂的所述GeSn外延层。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(e)包括：

(e1)在所述GeSn外延层表面依次生长厚度为0.7nm的高k栅介质层与栅极材料层；

(e2)利用光刻工艺，刻蚀掉指定区域的所述栅介质层与栅极材料层。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(f)包括：

(f1)在所述GeSn外延层和所述栅极材料层表面淀积光刻胶并光刻出源区图形；

(f2)采用离子注入工艺，对所述GeSn外延层注入BF₂⁺形成P型掺杂的所述源区，并去除光刻胶；

(f3)在所述P型掺杂的GeSn外延层和所述栅极材料层表面淀积光刻胶并光刻出漏区图形；

(f4)采用离子注入工艺，对所述P型掺杂的GeSn外延层注入P+形成N型掺杂的所述漏区，并去除光刻胶。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，注入BF₂⁺的能量为35keV，剂量为1×10¹⁹cm^-2；注入P+的能量为8KeV，剂量为2×10¹⁸cm^-2。

10.一种基于LRC的GeSn隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述隧穿场效应晶体管由权利要求1～9任一项所述的方法制备形成。