[发明专利]异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管及制造方法

说明书

本发明涉及异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管及制造方法。晶体管包括：包括：3C‑SiC漏区、3C‑SiC源区、3C‑SiC沟道区、肖特基接触栅电极、4H‑SiC衬底、漏极、源极、SiN隔离层；3C‑SiC漏区、3C‑SiC源区、3C‑SiC沟道区位于4H‑SiC衬底上；源极位于3C‑SiC源区上，肖特基接触栅电极位于3C‑SiC沟道区上，漏极位于3C‑SiC漏区上；SiN隔离层位于源极和肖特基接触栅电极，以及肖特基接触栅电极和漏极之间。本发明异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管及制造方法可通过调节离子注入的剂量和退火时间改变源漏材料中的掺杂浓度和缺陷密度，从而优化室温下漏区和源区的自旋极化率。

技术领域

本发明涉及一种异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管及制造方法，尤其涉及一种利用对具有缺陷的3C-SiC掺杂氮原子制作源漏极注入接收自旋极化电子的异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管及制造方法。

背景技术

随着现代电子技术的迅速更新，传统电子器件的发展，无论是规模集成还是运算速度方面，均严重限制了微电子科学的发展。新兴的自旋电子学以便捷地调控电子自旋为主要目标，开启了以利用电子自旋来实现信息贮存和传输的新领域，引起物理学，材料学以及电子信息学等多科学领域中研究者的共同关注和广泛兴趣。

近年来，基于二维电子气提出的自旋场效应管，其理论与实验研究涉及了电子自旋输运及材料特性等多方面影响的复杂因素，引起了广大研究者的关注与探索。其基本构想为通过电光调制器的电子类比提出所谓的自旋场晶体管。由源极输入的电子自旋沿3C-SiC方向，它可以表示为沿z方向正和负自旋分量的组合，通过电子有效质量哈密顿中的Rashba项引起的自旋向上和自旋向下的电子能量分裂，在输运过程中产生电子通过场效应管的相位差，在漏极接收到的沿3C-SiC方向自旋的可以看成沿正负z方向自旋的电子相位产生变化，从而进行电流调控。而Rashba项中的Rashba系数Rashba系数η与异质结界面的电场成正比，因此可以通过加栅压来控制电流大小。

但是一般的自旋场效应晶体管由铁磁材料将自旋电子注入到半导体中，但由于铁磁材料如Fe与半导体材料如Sm的能带结构不匹配使得自旋注入的 效率只有百分之几。因此，采用相同的源漏极以及沟道材料使能带结构匹配从而提高注入效率在自旋场效应晶体管器件的应用和研究尤为重要。

N型掺杂点缺陷3C-SiC材料具有一定的自旋极化效应，可以替代现有的工艺，提高自旋注入和接收的效率，从而提高器件的性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管及制造方法。可以优化材料在室温下的自旋极化率。

为实现上述目的，本发明提供了一种异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管，包括：3C-SiC漏区、3C-SiC源区、3C-SiC沟道区、肖特基接触栅电极、4H-SiC衬底、漏极、源极、SiN隔离层；

所述3C-SiC漏区、3C-SiC源区、3C-SiC沟道区位于所述4H-SiC衬底上；所述源极位于所述3C-SiC源区上，所述肖特基接触栅电极位于所述3C-SiC沟道区上，所述漏极位于所述3C-SiC漏区上；所述SiN隔离层位于源极和肖特基接触栅电极，以及肖特基接触栅电极和漏极之间。

进一步的，所述3C-SiC漏区的材料是N型掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3-1×10²⁰cm^-3的具有缺陷的3C-SiC材料，厚度为0.5μm。

进一步的，所述3C-SiC源区的材料是N型掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3-1×10²⁰cm^-3的具有缺陷的3C-SiC材料，厚度为0.5μm。