[发明专利]N型二硒化钨负电容场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种N型二硒化钨负电容场效应晶体管的制备方法，包括在所述栅电极层上沉积厚度为19~21nm的氧化铪锆铁电薄膜，在所述氧化铪锆铁电薄膜上沉积厚度为1~3nm的氧化铝电容匹配层，控制氧化铪锆铁电薄膜和氧化铝电容匹配层的厚度，提高了铁电负电容性能，对所述氧化铪锆铁电薄膜和所述氧化铝电容匹配层进行热处理，以提高铁电性，将所述二硒化钨半导体转移至所述氧化铝电容匹配层上，在所述二硒化钨半导体上形成金属铟源电极和金属铟漏电极，通过匹配二硒化钨半导体和金属铟的功参数，提高了N型接触性能，进而降低了N型二硒化钨负电容场效应晶体管的亚阈值摆幅。本发明还提供了一种N型二硒化钨负电容场效应晶体管。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种N型二硒化钨负电容场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

信息技术的快速发展，特别是物联网的出现，带来了对高性能电子设备的迫切需求。例如，便携式设备和处理海量数据对超低功耗逻辑单元的要求很高。然而，当传统的硅基场效应晶体管进入亚5 nm工艺节点时，沟道长度和栅极电介质厚度仅为数纳米，使半导体沟道的载流子迁移率急剧下降，静电栅极控制能力减弱，短沟道效应突出。在这种情况下，器件的亚阈值摆幅（Subthreshold swing，SS）将增加，栅极漏电流变得显著，导致不可忽略的静态功耗。到目前为止，制备低亚阈值摆幅的N型WSe₂负电容场效应晶体管的亚阈值摆幅较高。

因此，有必要提供一种新型的N型二硒化钨负电容场效应晶体管及其制备方法以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种N型二硒化钨负电容场效应晶体管及其制备方法，降低了亚阈值摆幅。

为实现上述目的，本发明的所述N型二硒化钨负电容场效应晶体管的制备方法，包括：

提供栅电极层和二硒化钨半导体；

通过原子沉积工艺在所述栅电极层上沉积厚度为19~21nm的氧化铪锆铁电薄膜；

通过原子沉积工艺在所述氧化铪锆铁电薄膜上沉积厚度为1~3nm的氧化铝电容匹配层；

对所述氧化铪锆铁电薄膜和所述氧化铝电容匹配层进行热处理，以提高铁电性；

将所述二硒化钨半导体转移至所述氧化铝电容匹配层上；

在所述二硒化钨半导体上形成金属铟源电极和金属铟漏电极。

所述N型二硒化钨负电容场效应晶体管的制备方法的有益效果在于：通过原子沉积工艺在所述栅电极层上沉积厚度为19~21nm的氧化铪锆铁电薄膜，通过原子沉积工艺在所述氧化铪锆铁电薄膜上沉积厚度为1~3nm的氧化铝电容匹配层，通过控制氧化铪锆铁电薄膜和氧化铝电容匹配层的厚度，提高了N型二硒化钨负电容场效应晶体管的铁电负电容性能，在所述二硒化钨半导体上形成金属铟源电极和金属铟漏电极，通过匹配二硒化钨半导体和金属铟的功参数，提高了N型接触性能，铁电负电容性能和N型接触性能的提高，降低了N型二硒化钨负电容场效应晶体管的亚阈值摆幅，提高了N型二硒化钨负电容场效应晶体管的性能。

可选地，所述通过原子沉积工艺在所述栅电极层上沉积厚度为19~21nm的氧化铪锆铁电薄膜，包括：

通过四（二甲氨基）铪提供铪原子，通过四（二甲氨基）锆提供锆原子，通过水提供氧原子。

可选地，所述通过原子沉积工艺在所述栅电极层上沉积厚度为19~21nm的氧化铪锆铁电薄膜的温度条件为225~275摄氏度。

可选地，所述通过原子沉积工艺在所述氧化铪锆铁电薄膜上沉积厚度为1~3nm的氧化铝电容匹配层，包括：

通过三甲基铝提供铝原子，通过水提供氧原子。