[发明专利]一种基于准断带异质结的高性能凹栅型隧穿场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种基于准断带异质结的凹栅型隧穿场效应晶体管，其特征在于，包括P+GaAsSb源区（1）、i-InGaAs第一抑制层（2）、i-InGaAs第二抑制层（3）、n+InGaAs第一漏区（4）、n+InGaAs第二漏区（5）、i-InGaAs隧穿层（6）、栅极介质层（7）和凹型栅极（8）；

所述凹型栅极（8）的外侧依次设置有凹型的栅极介质层（7）和凹型的i-InGaAs隧穿层（6），所述i-InGaAs隧穿层（6）的凹口侧两边分别设置有n+InGaAs第一漏区（4）和n+InGaAs第二漏区（5），所述i-InGaAs隧穿层（6）的外侧设置有i-InGaAs第一抑制层（2）和i-InGaAs第二抑制层（3），所述i-InGaAs第一抑制层（2）与n+InGaAs第一漏区（4）连接，所述i-InGaAs第二抑制层（3）和n+InGaAs第二漏区（5）连接，所述n+InGaAs第一漏区（4）、n+InGaAs第二漏区（5）、i-InGaAs隧穿层（6）、栅极介质层（7）和凹型栅极（8）的一端面齐平，所述i-InGaAs隧穿层（6）的非凹口侧嵌入P+GaAsSb源区（1），所述i-InGaAs第一抑制层（2）和i-InGaAs第二抑制层（3）均与P+GaAsSb源区（1）连接；

所述P+GaAsSb源区（1）远离i-InGaAs隧穿层（6）的一侧设置有源极，所述n+InGaAs第一漏区（4）设置有第一漏极，所述n+InGaAs第二漏区（5）上设置有第二漏极。

2.如权利要求1所述的基于准断带异质结的凹栅型隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述P+GaAsSb源区（1）上方包裹有i-InGaAs隧穿层（6），包裹的高度为36-44nm。

3.如权利要求1所述的基于准断带异质结的凹栅型隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述P+GaAsSb源区（1）为p型掺杂，掺杂厚度为10¹⁹/cm³。

4.如权利要求1所述的基于准断带异质结的凹栅型隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述i-InGaAs第一抑制层（2）与i-InGaAs第二抑制层（3）的厚度均为38-42nm。

5.如权利要求1所述的基于准断带异质结的凹栅型隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述n+InGaAs第一漏区（4）和n+InGaAs第二漏区（5）的厚度均为18-22nm，所述n+InGaAs第一漏区（4）和n+InGaAs第二漏区（5）均为n型掺杂，掺杂浓度为5×10¹⁸/cm³。

6.如权利要求1所述的基于准断带异质结的凹栅型隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述i-InGaAs隧穿层（6）的厚度为4-6nm。

7.如权利要求1所述的基于准断带异质结的凹栅型隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述栅极介质层（7）的材质为HfO₂、TiO₂和Al₂O₃中的一种或多种，所述栅极介质层（7）的厚度为1.8-2.2nm。

8.权利要求1-7任一项所述的基于准断带异质结的凹栅型隧穿场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）利用气相外延工艺在p型掺杂的P+GaAsSb源区（1）衬底上生长一层i-InGaAs第一抑制层（2）和i-InGaAs第二抑制层（3）；

（2）利用气相外延工艺分别在i-InGaAs第一抑制层（2）和i-InGaAs第二抑制层（3）上生长一层n+InGaAs第一漏区（4）和n+InGaAs第二漏区（5）；

（3）光刻凹槽区域，并利用反应离子刻蚀工艺刻蚀一个凹型深槽；

（4）利用气相外延工艺生长一层i-InGaAs隧穿层（6）；

（5）利用原子层淀积工艺生长一层栅极介质层（7）；

（6）利用磁控溅射工艺制作凹型栅极（8），分别光刻并制作第一漏极、第二漏极以及源极。

9.如权利要求8所述的基于准断带异质结的凹栅型隧穿场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤（3）中凹型深槽的宽度为76-84nm，深度为96-104nm。