[发明专利]场效应管及其制造方法以及场效应管的工作方法

说明书

本发明公开了一种场效应管及其制造方法以及场效应管的工作方法，该场效应管包括场效应管本体，其中，所述场效应管本体采用二氧化钒材料形成且其中掺杂有氢离子；栅极，所述栅极设于所述场效应管本体的上端面；源极以及漏极，所述源极设于所述场效应管本体的第一侧面，所述漏极设于所述场效应管本体的第二侧面，其中，所述第二侧面与所述第一侧面相对。本发明中的场效应管具有开关比更高、开关速度更快、功耗更低的优势，利于推动半导体器件的发展。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种场效应管，该场效应管的制造方法，以及所述场效应管的工作方法。

背景技术

场效应晶体管(Field Effect Transistor，缩写FET)，简称为“场效应管”，它是一种利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的半导体器件。场效应管主要有两种类型，主要有两种类型：结型场效应管(junction FET—JFET)和金属-氧化物半导体场效应管(metal-oxide semiconductor FET，简称MOS-FET)。此外，场效应管属于电压控制型半导体器件，其具有输入电阻高(107～1015Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。

随着现代信息技术的迅猛发展，器件特征工艺尺寸不断缩小并逼近物理极限，与此同时，器件的响应速度和功耗也成了制约传统半导体技术发展的瓶颈。当前学术界和工业界从新结构、新材料、新原理等方面积极寻求新的替代技术以满足后摩尔时代器件的发展需求，例如已有研究提出一种鳍式场效应管(Fin-FET)结构，其通过将导电沟道从平面变成了立体结构，增大了导电面积，通过三面环栅设计，有效增强了栅极对沟道的控制力，很好的抑制了短沟道效应的影响，减少沟道中的漏电流，实现了晶体管功耗的降低。此外，基于铁电材料的场效应管近些年来被广泛研究，其是利用外加电场在铁电薄膜中产生极化电荷，这些极化电荷能够调制晶体管导电沟道的电导，进而控制晶体管的开关特性，其开关比得到了大幅的提升，并且亚阈值摆幅突破了传统的理论最小值60mV/dec。还有胡正明教授正在推动的负电容晶体管(Neg-Cg FET)都是当中的代表。但现有的场效应管仍存在开关比低、开关速度慢、功耗仍然较大的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提出一种场效应管及其制造方法，以及该场效应管的工作方法，该场效应管的本体完全采用掺氢二氧化钒，利用二氧化钒的能带可以被氢离子有效调控的机制，使得该场效应管相较于传统场效应管具有开关比更高、开关速度更快、功耗更低的优势。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明首先提供了一种场效应管，所述场效应管包括：

场效应管本体，其中，所述场效应管本体采用二氧化钒材料形成且其中掺杂有氢离子；

栅极，所述栅极设于所述场效应管本体的上端面；

源极以及漏极，所述源极设于所述场效应管本体的第一侧面，所述漏极设于所述场效应管本体的第二侧面，其中，所述第二侧面与所述第一侧面相对。

本发明进一步提供了一种如前述所述的场效应管的制造方法，包括以下步骤：

形成场效应管本体，并对所述场效应管本体进行氢离子掺杂；

在所述场效应管本体的上端面形成栅极；

在所述场效应管本体相对的两侧面分别形成源极和漏极。

进一步的，所述氢离子掺杂的方法，具体为：在所述场效应管本体的表面蒸镀纳米贵金属层后，再置于真空环境中，通入氢气进行热处理。

进一步的，所述纳米贵金属选自金或铂。

进一步的，所述栅极、源极和漏极均采用沉积法形成。