[发明专利]电子器件和制造该电子器件的方法

说明书

提供了一种电子器件和制造该电子器件的方法。一种电子器件可以包括：衬底；在衬底上的栅电极；在衬底和栅电极之间的铁电层；以及在衬底和铁电层之间的碳层。该碳层可以具有sp²键合结构。

技术领域

本公开涉及电子器件和制造该电子器件的方法。

背景技术

一般的硅(Si)基电子器件的工作特性不能被容易地改善，并且这样的器件不能容易地按比例缩小。例如，在工作电压-电流特性方面，一般的Si基逻辑晶体管的亚阈值摆幅(SS)会被限制为约60mV/dec。因而，当逻辑晶体管的尺寸减小时，其工作电压不能容易地降低到约0.8V以下。因此，功率密度会增大并且逻辑晶体管不能容易地按比例缩小。

发明内容

提供了电子器件和制造该电子器件的方法。

额外的方面将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从该描述明显，或者可以通过对所给出的实施方式的实践而掌握。

根据一实施方式的一方面，一种电子器件可以包括：衬底；在衬底上的栅电极；在衬底和栅电极之间的铁电层；以及在衬底和铁电层之间的碳层。碳层可以具有sp²键合结构。

在一些实施方式中，沟道元件可以包括沟道元件、源电极和漏电极。沟道元件可以在衬底中在与栅电极对应的位置处。源电极和漏电极可以被提供在沟道元件的两侧。

在一些实施方式中，碳层可以包括包含纳米尺寸的晶体的纳米晶体石墨烯。纳米晶体石墨烯可以包括具有约0.5nm至约100nm的尺寸的晶体。

在一些实施方式中，在纳米晶体石墨烯中，具有sp²键合结构的碳与全部碳的比率可以为约50％至约99％。纳米晶体石墨烯可以包含约1原子百分比(at％)至约20at％的氢。电子器件还可以包括在衬底和碳层之间的绝缘层。

在一些实施方式中，电子器件还可以包括在碳层和铁电层之间的绝缘层。

在一些实施方式中，栅电极可以包括导电金属或具有sp²键合结构的碳材料。

在一些实施方式中，铁电层可以包括包含硅(Si)、铝(Al)、铪(Hf)和锆(Zr)中的至少一种的氧化物。该氧化物还可以包括掺杂剂。碳层可以具有约0.4nm至约100nm的厚度。

根据另一实施方式的一方面，一种制造电子器件的方法可以包括：制备包括沟道元件的衬底；在沟道元件上沉积具有sp²键合结构的碳层；在碳层上沉积铁电层；在铁电层上沉积栅电极；以及通过退火工艺使铁电层结晶。

在一些实施方式中，制备衬底可以包括在沟道元件的两侧形成源电极和漏电极。

在一些实施方式中，该方法还可以包括在衬底和碳层之间产生绝缘层。

在一些实施方式中，该方法还可以包括在碳层和铁电层之间产生绝缘层。

在一些实施方式中，沉积碳层可以通过化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)执行。

在一些实施方式中，碳层可以包括包含纳米尺寸的晶体的纳米晶体石墨烯。沉积碳层可以包括形成碳层使得碳层的厚度在约0.4nm至约100nm的范围内。

在一些实施方式中，沉积铁电层可以通过CVD或ALD执行。

根据另一实施方式的一方面，一种电子器件可以包括：沟道元件；连接到沟道元件的相对端的源电极和漏电极；在沟道元件上的栅电极；在沟道元件与栅电极之间的铁电层；以及在沟道元件与铁电层之间的碳层。栅电极可以与源电极、漏电极和沟道元件间隔开。碳层可以配置为限制金属或氧中的至少一种从铁电层扩散到沟道元件。