[发明专利]超低亚阈值摆幅的阈值开关晶体管及其制备方法

权利要求书

1.超低亚阈值摆幅的阈值开关晶体管，其特征在于，包括：

衬底(1)；

浅沟槽隔离区(2)，形成于衬底(1)上且隔离至少两个相邻的有源区；

底部电极层(3)，形成于衬底(1)上表面；

介质材料层(4)，形成于底部电极层(3)的上表面；其中，该介质材料层(4)为易失性电阻调节材料层；

顶部电极层(5)，形成于介质材料层(4)的上表面；其中，该顶部电极层(5)、介质材料层(4)和底部电极层(3)形成具有栅极图案的栅极结构；

栅极保护层(6)，覆盖栅极结构的侧壁。

2.根据权利要求1所述的超低亚阈值摆幅的阈值开关晶体管，其特征在于，所述介质材料层(4)溅射于所述底部电极层(3)的上表面，所述顶部电极层(5)溅射于所述介质材料层(4)的上表面。

3.根据权利要求2所述的超低亚阈值摆幅的阈值开关晶体管，其特征在于，所述衬底(1)为硅衬底，所述底部电极层(3)为W，所述介质材料层(4)为HfO₂，所述顶部电极层(5)为金属层。

4.超低亚阈值摆幅的阈值开关晶体管制备方法，制备权利要求1所述的超低亚阈值摆幅的阈值开关晶体管，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，在衬底上形成浅沟槽隔离区且由浅沟槽隔离区隔离出有源区，通过离子注入形成对应各有源区的阱；其中，NMOS为P阱，PMOS为N阱；

步骤S2，在衬底的上表面沉积底部电极层；

步骤S3，在底部电极层上溅射易失性电阻调节材料作为介质材料层；

步骤S4，在介质材料层上溅射金属层作为顶部电极层；

步骤S5，通过光刻显影形成栅极图案，然后对顶部电极层、介质材料层和底部电极层做刻蚀处理，形成栅极结构；

步骤S6，沉积保护层以覆盖各栅极结构，并在该栅极结构的侧面形成栅极侧壁初步保护结构，对有源区的源漏两端分别进行轻掺杂且退火轻掺杂注入的离子；

步骤S7，再沉积保护层以覆盖该栅极结构，然后进行各向异性的干刻蚀，得到栅极侧壁保护结构，然后分别对有源区的源漏两端进行重掺杂，激活重掺杂注入的离子，得到晶体管结构；其中，栅极侧壁保护结构即为栅极保护层；

步骤S8，对所得晶体管结构执行常规CMOS后端工艺，得到超低亚阈值摆幅的阈值开关晶体管。

5.根据权利要求4所述的超低亚阈值摆幅的阈值开关晶体管制备方法，其特征在于，所述介质材料层溅射于所述底部电极层的上表面，所述顶部电极层溅射于所述介质材料层的上表面。

6.根据权利要求5所述的超低亚阈值摆幅的阈值开关晶体管制备方法，其特征在于，在步骤S6和S7中，通过薄膜层积工艺沉积对应的保护层，并再通过干蚀刻保护层以形成对应的栅极侧壁保护结构。