一种用于源漏电极的高功函数合金及其制备方法与流程

本发明涉及半导体器件，尤其涉及一种用于源漏电极的高功函数合金及其制备方法。

背景技术：

1、当下集成电路已无法按照摩尔定律继续发展，主流的硅基工艺面临物理和工艺极限的挑战，需要新的材料和架构满足对算力不断增长的需求。碳纳米管作为后摩尔时代最具希望的材料之一，目前已经实现在4寸晶圆上批量制备高半导体纯度、高密度的碳管阵列，为制备大规模集成电路打下了材料基础。目前，应用于小尺寸逻辑器件和大尺寸薄膜晶体管器件的碳纳米管主要是采用电弧放电法合成的大直径碳纳米管。大直径碳纳米管能带带隙小，有利于和单元素金属形成良好的欧姆接触。然而，正是由于其带隙小，大直径碳纳米管器件的关态电流大，难以满足如显示领域的驱动晶体管及选通晶体管等应用对漏电电流的要求；小直径碳纳米管具有更大的带隙，能够本征抑制关态电流，但难以和单元素金属形成良好的欧姆接触，开态电流。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种用于源漏电极的高功函数合金及其制备方法，以解决现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。

2、本发明提供的用于源漏电极的高功函数合金，包括：

3、原子百分比为30at.％-45at.％的钯；

4、原子百分比为35at.％-65at.％的铂；

5、以及原子百分比为5at.％-20at.％的的微调元素，其中，所述微调元素为镍、钴、金、钌、铑、铱中的一种或多种。

6、在上述的方案中，所述合金包括原子百分比为33at.％的钯。

7、在上述的方案中，所述合金包括原子百分比为50at.％的铂。

8、在上述的方案中，所述合金包括原子百分比为17at.％的微调元素。

9、在上述的方案中，所述微调元素为镍。

10、本发明提供的如上所述的用于源漏电极的高功函数合金的制备方法，包括：

11、按照合金中钯、铂以及微调元素的原子百分比提供合金原料，并将合金原料置于真空电弧熔炼炉中的水冷铜坩埚底部；

12、对真空电弧熔炼炉内部进行多次洗气操作；

13、通过引弧材料在真空电弧熔炼炉生成电弧；

14、通过对合金原料多次交替进行熔炼和冷却，并将多次交替进行熔炼和冷却得到的合金铸锭放置在真空退火炉中退火；

15、对对退火后得到的成分均匀的高功函数合金进行打磨处理。

16、在上述的方案中，在进行多次洗气操作过程中，打开真空电弧熔炼炉中的预抽阀，待真空电弧熔炼炉中的复合真空计示数为相应的真空计示数阈值时，关闭预抽阀，充入氩气，在真空电弧熔炼炉中的真空室压力真空表显示为相应的真空表显示阈值时，关闭氩气。

17、在上述的方案中，在对合金原料多次交替进行熔炼和冷却的过程中，经过熔炼得到相应的合金熔体，通过对所述合金熔体进行冷却，得到相应的合金铸锭；

18、其中，在对合金铸锭进行熔炼前，将相应的合金铸锭进行翻面。

19、在上述的方案中，对合金原料交替进行熔炼和冷却的次数为5次，

20、在第一次、第二次、第三次和第四次对合金原料交替进行熔炼和冷却的过程中，熔炼的时间为1min；

21、在第五次对合金原料交替进行熔炼和冷却的过程中，熔炼的时间为2min。

22、在上述的方案中，将多次交替进行熔炼和冷却得到的合金铸锭放置在600℃的真空退火炉中退火4-8h。

23、本发明实施例包括以下优点：

24、本发明实施例提供的用于源漏电极的高功函数合金及其制备方法，通过设计了主要成分为钯和铂的合金，并且在其中掺杂微调元素，相较单元素金属具有更高的功函数，有利于和小直径碳纳米管价带对准、降低接触势垒，并且保持了和小直径碳纳米管接触的浸润性，提升开态电流；此外，由于提供的合金具有更高的功函数，对大直径碳纳米管也展示出较现有技术方案更优异的开态电流。

技术特征：

1.一种用于源漏电极的高功函数合金，其特征在于，所述合金包括：

2.根据权利要求1所述的用于源漏电极的高功函数合金，其特征在于，所述合金包括原子百分比为33at.％的钯。

3.根据权利要求2所述的用于源漏电极的高功函数合金，其特征在于，所述合金包括原子百分比为50at.％的铂。

4.根据权利要求3所述的用于源漏电极的高功函数合金，其特征在于，所述合金包括原子百分比为17at.％的微调元素。

5.根据权利要求4所述的用于源漏电极的高功函数合金，其特征在于，所述微调元素为镍。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的用于源漏电极的高功函数合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的用于源漏电极的高功函数合金的制备方法，其特征在于，在进行多次洗气操作过程中，打开真空电弧熔炼炉中的预抽阀，待真空电弧熔炼炉中的复合真空计示数为相应的真空计示数阈值时，关闭预抽阀，充入氩气，在真空电弧熔炼炉中的真空室压力真空表显示为相应的真空表显示阈值时，关闭氩气。

8.根据权利要求6所述的用于源漏电极的高功函数合金的制备方法，其特征在于，在对合金原料多次交替进行熔炼和冷却的过程中，经过熔炼得到相应的合金熔体，通过对所述合金熔体进行冷却，得到相应的合金铸锭；

9.根据权利要求8所述的用于源漏电极的高功函数合金的制备方法，其特征在于，对合金原料交替进行熔炼和冷却的次数为5次，

10.根据权利要求6所述的用于源漏电极的高功函数合金的制备方法，其特征在于，将多次交替进行熔炼和冷却得到的合金铸锭放置在600℃的真空退火炉中退火4-8h。

技术总结本发明涉及一种用于源漏电极的高功函数合金及其制备方法，属于半导体器件技术领域，所述合金包括：原子百分比为30at.％‑45at.％的钯；原子百分比为35at.％‑65at.％的铂；以及原子百分比为5at.％‑20at.％的的微调元素，其中，所述微调元素为镍、钴、金、钌、铑、铱中的一种或多种。本申请提供的用于源漏电极的高功函数合金及其制备方法，相较单元素金属具有更高的功函数，有利于和小直径碳纳米管价带对准、降低接触势垒，并且保持了和小直径碳纳米管接触的浸润性，提升开态电流；此外，由于提供的合金具有更高的功函数，对大直径碳纳米管也展示出较现有技术方案更优异的开态电流。技术研发人员：韩培德,马洁,李政,张翊,曹宇,李枝兰,白兰,梁学磊受保护的技术使用者：太原元芯碳基薄膜电子研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11