[发明专利]基于铁电掺杂的拱形不对称可重构场效应晶体管及其制作方法

权利要求书

1.一种基于铁电掺杂的拱形不对称可重构场效应晶体管，包括：纳米线沟道(1)、源区(2)、漏区(3)、控制栅极(4)、编程栅极(6)、载流子控制层(7)和侧墙(8)，源区(2)和漏区(3)分别位于圆柱状纳米线沟道(1)的两端，环形的载流子控制层(7)和侧墙(8)包裹在圆柱状纳米线沟道(1)的外侧，且侧墙(8)位于载流子控制层(7)的两端，厚度大于载流子控制层；环形的控制栅极(4)、栅极隔离区(5)和编程栅极(6)从左到右分布在载流子控制层(7)的外部，其特征在于，所述载流子控制层(7)采用HZO、ZrO2、PZT、BFO、Al2O3、HfO2、ZrO2、KH2PO4、BaTiO3、Cd2Nb2O7、BiFeO3、SBT、ZnSnO3和PVDF中的任意一种铁电材料，通过改变控制栅极(4)、编程栅极(6)上的脉冲极性，使载流子控制层(7)出现极化反转，以在纳米线沟道区(1)中实现不同类型的载流子掺杂。

2.如权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于：所述纳米线沟道(1)为圆柱状，采用Si，其长度为40～50nm，直径为10～20nm。

3.如权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于：

所述源区(2)和漏区(3)，采用NiSi2；

所述侧墙(8)，采用Si3N4。

4.如权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，所述控制栅极(4)和编程栅极(6)，采用金属钨、金属钛、金属铜、金属铝、金属铂、金属铱、金属钌、氮化钨、氮化钛、氮化钽、氧化铱、氧化钌、碳化钨、碳化钛、硅化钨、硅化钛和硅化钽的任意一种。

5.如权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，所述栅极隔离区(5)采用SiO2。

6.一种基于铁电掺杂的拱形不对称可重构场效应晶体管的制作方法，其特征在于，包括：

1)选取具有Si-SiO2-SiGe-Si结构的SOI基片；

2)刻蚀SOI基片的SiGe层和Si层，形成包括Si沟道层和SiGe牺牲层的鳍型结构，在该鳍型结构的表面通过化学气相沉积工艺沉积保护氧化层和多晶硅假栅极；

3)将SOI基片放入反应腔内采取化学气相淀积工艺在Si的表面淀积侧墙(8)，采用反应溅射工艺在Si沟道内部沉积金属Ni，并进行快速热退火，形成源区(2)和漏区(3)；

4)采用化学腐蚀移除鳍型结构上的保护氧化层和假栅极，并使用刻蚀剂刻掉SiGe牺牲层，再在H2中进行高温热退火，形成圆柱状纳米线沟道(1)；

5)利用原子层淀积工艺在圆柱状纳米线沟道(1)表面沉积载流子控制层(7)，再在载流子控制层(7)表面利用反应溅射工艺沉积出控制栅极(4)和编程栅极(6)；

6)利用化学气相沉积工艺在控制栅极和编程栅极之间生成栅极隔离层(5)；

7)通过给编程栅极和控制栅极施加不同方向的脉冲，使载流子控制层发生极化翻转，进而诱导出沟道中的电子或空穴，实现n型或p型掺杂。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述2)和所述6)中的化学气相沉积工艺条件如下：

反应腔内抽取真空时间为5～15分钟，

反应温度60℃～80℃，

通入的材料源为硅源Si3H4、氧源N2O。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述3)中的化学气相沉积工艺流程条件如下:

反应腔内抽取真空时间为5～15分钟，

反应温度为60℃～80℃，

通入的材料源为硅源SiH4，氮源NH3。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述3)和所述5)中的反应溅射工艺条件如下：

真空压强为8E-6Torr，

功率为350W，

Ar压力为5mTorr，

靶材使用金属。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述5)中的原子层淀积工艺条件如下:

N2压强为101.325kpa，

反应腔温度为250-300℃，

前驱体源为四(二甲氨基)锆或HfCl4或TEMAHf或TEMAZr，前驱体氧源为H2O或O3，

吹扫气体使用N2。