具有突變隧穿結的utb-soi隧穿場效應晶體管及制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于半導體集成電路技術領域，尤其涉及一種具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管及制備方法。
【背景技術】
[0002]集成電路(Integrated Circuit,簡稱IC)技術遵循“Moore定律”的發(fā)展進入了納米尺度，來自短溝道效應、寄生效應以及量子隧穿等問題的挑戰(zhàn)使得傳統(tǒng)的微電子器件技術越來越難以滿足IC技術持續(xù)發(fā)展的要求，特別是日益嚴重的功耗問題，已經成為延續(xù)“Moore定律”的最大瓶頸。
[0003]隧穿場效應晶體管(TunnelingField Effect Transistor,簡稱 TFET)米用帶帶隧穿物理機制，使其亞閾擺幅不受傳統(tǒng)MOSFET亞閾擺幅極限值KT/q的限制，并且具有關態(tài)電流小，頻率特性好以及靜態(tài)功耗低等優(yōu)勢，被認為是延續(xù)“Moore定律”的重要途徑。
[0004]但是，目前硅基TFET面臨著驅動電流小以及亞閾值斜率相對于理論值退化的問題，使其應用受到了限制。因此，提高其驅動電流及獲得超低的亞閾值斜率成為硅基TFET亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]為了克服現(xiàn)有硅基TFET器件驅動電流小以及亞閾值斜率相對于理論值退化的問題，本發(fā)明提出一種具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管及制備方法。該器件可實現(xiàn)隧穿結陡峭的摻雜濃度梯度和可控的隧穿結面積，有效提高器件驅動電流以及降低亞閾斜率，同時能有效的抑制雙向導通特性，保持低的泄漏電流。
[0006]具體地，本發(fā)明實施例提出的一種具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管的制備方法，包括步驟:
步驟a、選取UTB-SOI襯底；
步驟b、在所述UTB-SOI襯底上形成淺溝槽隔離；
步驟C、在所述UTB-SOI襯底上的指定位置處光刻形成漏區(qū)圖形，采用帶膠離子注入工藝形成漏區(qū)；
步驟d、在所述UTB-SOI襯底上異于所述指定位置處采用干法刻蝕工藝形成源區(qū)溝槽；步驟e、在所述源區(qū)溝槽內淀積硅材料，并同時進行原位摻雜，形成摻雜濃度高于所述漏區(qū)的源區(qū)；
步驟f、在所述UTB-SOI襯底的頂層硅表面形成柵介質層和前柵極層，刻蝕形成前柵；步驟g、光刻引線窗口，淀積金屬，光刻引線，形成源區(qū)、漏區(qū)、前柵金屬引線，以形成所述具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管。
[0007]在本發(fā)明的一個實施例中，在步驟f之后，還包括:
步驟X、在所述UTB-SOI襯底的底層硅表面形成背柵極層，刻蝕形成背柵；
相應地，步驟g包括: 光刻引線窗口，淀積金屬，光刻引線，形成源區(qū)、漏區(qū)、前柵、背柵金屬引線，以形成所述具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，步驟c包括:
步驟Cl、利用光刻工藝在所述UTB-SOI襯底上的指定位置光刻形成所述漏區(qū)圖形； 步驟c2、利用帶膠離子注入的方法對所述指定位置處注入雜質以形成所述漏區(qū)；
步驟c3、去除光刻膠；
步驟c4、利用退火工藝激活所述漏區(qū)中的雜質。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，步驟d包括:
步驟dl、在所述UTB-SOI襯底表面形成保護層；
步驟d2、利用光刻工藝在所述保護層上形成隔離區(qū)圖形；
步驟d3、利用干法刻蝕工藝在所述隔離區(qū)圖形的位置處刻蝕所述保護層及所述UTB-SOI襯底的頂層硅以形成所述源區(qū)溝槽。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，步驟e包括:
步驟el、對所述源區(qū)溝槽進行平整化處理；
步驟e2、在所述源區(qū)溝槽內在選擇性外延生長所述硅材料，同時通入摻雜氣體對所述硅材料進行原位摻雜，以形成摻雜濃度高于所述漏區(qū)的所述源區(qū)。
[0011 ] 在本發(fā)明的一實施例中，步驟f包括:
步驟f 1、利用化學氣相淀積的方法在所述UTB-SOI襯底的頂層硅表面淀積高K材料層，作為所述柵介質層；
步驟f2、利用化學氣相淀積的方法在所述柵介質層表面淀積多晶硅柵材料，作為所述前柵極層；
步驟f3、利用干法刻蝕工藝刻蝕所述柵介質層和所述前柵極層形成所述前柵。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，所述柵介質層為鉿基材料、A1203、La203、ZrO2S LaAlO中的任意一種。
[0013]此外，本發(fā)明另一實施例提出的一種具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管，由上述實施例的具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管的制備方法制得。
[0014]本發(fā)明在漏區(qū)通過帶膠離子注入工藝制備，有助于形成緩變摻雜濃度梯度的本征區(qū)/漏區(qū)結，可有效抑制隧穿場效應晶體管中的雙極效應；源區(qū)通過刻蝕溝槽并選擇性外延淀積填充的工藝制備，能夠精確限定的隧穿結面積，同時采用原位摻雜，有助于形成陡峭摻雜濃度梯度的隧穿結，可有效的提高器件驅動電流及降低亞閾斜率；
由上可知，本發(fā)明實施例制備的具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管，其漏區(qū)通過帶膠離子注入工藝制備，該工藝有助于形成緩變摻雜濃度梯度的本征區(qū)/漏區(qū)結，可有效抑制隧穿場效應晶體管中的雙極效應；其源區(qū)通過刻蝕溝槽并用選擇性外延淀積填充的工藝制備，該工藝能夠提供精確限定的隧穿結面積，同時采用原位摻雜，有助于形成具有陡峭摻雜濃度梯度的隧穿結和摻雜均勻的源區(qū)，可有效的提高器件驅動電流以及降低亞閾斜率。另外，本發(fā)明制備的具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管采用UTB-SOI襯底、雙柵結構，高K柵介質層、限定的源區(qū)和漏區(qū)摻雜等方法，可進一步提高器件的性能，有望在低功耗領域得到采用，有較高的實用價值。
[0015]通過以下參考附圖的詳細說明，本發(fā)明的其它方面和特征變得明顯。但是應當知道，該附圖僅僅為解釋的目的設計，而不是作為本發(fā)明的范圍的限定，這是因為其應當參考附加的權利要求。還應當知道，除非另外指出，不必要依比例繪制附圖，它們僅僅力圖概念地說明此處描述的結構和流程。
【附圖說明】
[0016]下面將結合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細的說明。
[0017]圖1為本發(fā)明實施例的一種具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管的制備方法流程圖；
圖2a-圖2h為本發(fā)明實施例的一種具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管的制備方法示意圖；
圖3為本發(fā)明實施例的一種具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管的制備方法流程示意圖；以及
圖4為本發(fā)明實施例的一種具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管的器件結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0019]實施例一
請參見圖1，圖1為本發(fā)明實施例的一種具有突變隧穿結的UTB-SOI隧穿場效應晶體管的制備方法流程圖，該制備方法包括如下步驟:
步驟a、選取UTB-SOI襯底；
步驟b、在UTB-SOI襯底上形成淺溝槽隔離；
步驟C、在UTB-SOI襯底上的指定位置處光刻形成漏區(qū)圖形，采用帶膠離子注入工藝形成漏區(qū)；
步驟d、在UTB-SOI襯底上異于指定位置處采用干法刻蝕工藝形成源區(qū)溝槽；
步驟