[发明专利]负电子压缩率-超陡亚阈斜率场效应晶体管及其制备方法

摘要

本发明公开了一种负电子压缩率‑超陡亚阈斜率场效应晶体管及其制备方法。本发明在器件亚阈区，第一常规栅介质层和第二常规栅介质层构成常规栅介质电容，负电子压缩率栅介质层构成NEC电容，使得常规栅介质电容的电容大于NEC电容的绝对值，从而两个串联电容为负值，实现栅控制系数小于1，抑制了栅泄露电流，从而使栅压对沟道表面势有超常的控制能力使器件拥有超陡亚阈值斜率；并且，器件中NEC栅介质层在电子尺度的变化能够使其宏观特性不再回滞并且无材料疲劳性，所以在降低器件功耗的基础上，解决了传统铁电NCFET的问题，对于未来的低功耗集成电路产业发展，具有广阔应用前景。

主权项

1.一种负电子压缩率超陡亚阈斜率场效应晶体管，其特征在于，所述场效应晶体管包括：衬底、源区、漏区、第一常规栅介质层、负电子压缩率NEC栅介质层、第二常规栅介质层、控制栅、隔离层、栅电极、源电极和漏电极；其中，在衬底上淀积常规栅介质材料形成第一常规栅介质层；负电子压缩率栅介质层转移至在第一常规栅介质层上，所述负电子压缩率栅介质层采用负电子压缩率材料；在负电子压缩率栅介质层上电子束蒸发种籽层材料，形成种籽层，自然氧化形成介质，在介质上淀积常规栅介质材料，与介质一起形成第二常规栅介质层；在第二常规栅介质层上形成控制栅；所述第一常规栅介质层、负电子压缩率栅介质层、第二常规栅介质层和控制栅构成栅叠层；对栅叠层两端的衬底分别进行离子注入，分别形成源区和漏区；在源区、漏区和控制栅上淀积形成隔离层；在隔离层中形成接触孔，在接触孔中分别形成连接源区的源电极、连接控制栅的栅电极以及连接漏区的漏电极；第一常规栅介质层和第二常规栅介质层构成常规栅介质电容，负电子压缩率栅介质层构成NEC电容，两个电容串联；根据第一和第二常规栅介质层以及负电子压缩率栅介质层的材料，调整第一和第二常规栅介质层以及负电子压缩率栅介质层的厚度，使得常规栅介质电容的电容值大于NEC电容的电容值的绝对值，从而两个串联电容为负值，实现栅控制系数小于1，同时沟道表面势对栅压的响应大于1。