[发明专利]一种窄带隙半导体晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种长沟道窄带隙半导体晶体管，包括一衬底(101)，其特征在于，在所述衬底(101)上具有一高κ埋氧层(102)，在所述高κ埋氧层(102)上具有一窄带隙半导体沟道层(103)，在所述窄带隙半导体沟道层(103)上具有一栅结构，所述栅结构包括两侧墙(104、104’)以及位于所述侧墙(104、104’)之间的栅介质层(105)和栅极(106)，在所述栅结构两侧具有源极(107)和漏极(108)。

2.如权利要求1所述的长沟道窄带隙半导体晶体管，其特征在于，所述高κ埋氧层(102)选自二氧化铪(HfO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)、氧化钇(Y₂O₃)、氧化镧(La₂O₃)或氧化钛(TiO₂)。

3.如权利要求1所述的长沟道窄带隙半导体晶体管，其特征在于，所述窄带隙半导体沟道层(103)的典型带隙小于1ev，优选自碳纳米管、石墨烯、锗、二维材料如二硫化钼、二硫化钨、黑磷、或者这些材料在同一平面或不同叠层上的各种组合。

4.如权利要求1所述的长沟道窄带隙半导体晶体管，其特征在于，所述窄带隙半导体沟道层(103)宽度与所述栅结构宽度相同，所述源极(107)和漏极(108)与所述窄带隙半导体沟道层(103)侧面接触。

5.如权利要求1所述的长沟道窄带隙半导体晶体管，其特征在于，所述窄带隙半导体沟道层(103)宽度超出所述栅结构宽度，所述源极(107)和漏极(108)覆盖所述窄带隙半导体沟道层(103)的超出部分形成源漏极接触。

6.如权利要求1所述的长沟道窄带隙半导体晶体管，其特征在于，所述衬底(101)为选自氧化硅，石英，玻璃，氧化铝等硬质绝缘材料，或选自PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)，聚酰亚胺等耐高温柔性绝缘材料，并优选为硅衬底。

7.如权利要求1所述的长沟道窄带隙半导体晶体管，其特征在于，所述源极(107)和漏极(108)选自氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、铝(Al)、铜(Cu)、钴(Co)、钼(Mo)、钨(W)、钯(Pd)、铂(Pt)、钪(Sc)、钇(Y)或铒(Er)其中任一材料或者上述材料的不同类的合金或叠层组合。

8.一种如权利要求1-7所述的长沟道窄带隙半导体晶体管的制备方法，其包括如下步骤：

S1：提供一衬底(101)，在其上生长一层高κ埋氧层(102)，并进行平坦化；

S2:在所述高κ埋氧层(102)上形成一窄带隙半导体沟道层(103)，采用光刻工艺和沉积工艺在其上形成一包括两侧墙(104,104’)、栅介质层(105)和栅极(106)的栅结构；

S3:以所述栅结构为图案去除所述栅结构两侧的窄带隙半导体沟道层，然后在所述栅结构两侧沉积源极(107)和漏极(108)。

9.如权利要求8所述的长沟道窄带隙半导体晶体管，其特征在于，其中步骤S3中不去除栅结构两侧的窄带隙半导体沟道层，直接在所述栅结构两侧形成覆盖所述窄带隙半导体沟道层(103)的源极(107)和漏极(108)。

10.如权利要求8所述的长沟道窄带隙半导体晶体管，其特征在于，其特征在于，所述高κ埋氧层(102)为二氧化铪(HfO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)、氧化钇(Y₂O₃)、氧化镧(La₂O₃)或氧化钛(TiO₂)。