【技術實現步驟摘要】
本專利技術本專利技術涉及低功耗晶體管及三維集成領域，具體涉及基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管及其三維集成方法。
技術介紹
1、傳統mosfet結構由于熱力學原理限制，亞閾值擺幅(ss)在室溫下無法降至60mv/dec以下。得益于鐵電材料的負電容效應(nc)，負電容場效應晶體管(ncfet)具有低于60mv/dec的陡峭ss。對鐵電負電容晶體管的研究拓展了集成電路尺寸進一步微縮的前景。
2、鐵電材料(ferroelectric?materials)晶體的極化程度與電場強度呈非線性關系。在鐵電上加外電壓時，鐵電可以從一個極化狀態跳到另-個相反的極化狀態，并經過負電容區域。負電容晶體管(ncfet)是將鐵電電容疊加到mos管的柵氧化層上，形成柵極-鐵電層-絕緣層-襯底(mfis)結構或柵極-鐵電層-中間電極-絕緣層-襯底(mfmis)結構。與mfmis結構相比，mfis電容匹配程度更好，負電容效應更加穩定，有更小的泄漏電流，更高的驅動電流和更低的ss。
3、無機鐵電材料主要包括鈣鈦礦型鐵電體，酸鋰型鐵電體，青銅礦型鐵電體等。鈮酸鋰(linbo3)具有良好的鐵電性質，但難以用常用方法集成在電子器件中。濺射蒸發，cvd，pvd等方法雖然可以制備多晶的鈮酸鋰薄膜，但多晶薄膜難以獲得高質量均勻性好的電學器件。制備單晶鈮酸鋰的方法主要是離子切片(ion?slicing)與直接鍵合。單晶linbo3薄膜作為mfis結構ncfet的鐵電層，可以優化ncfet的各項器件參數。
4、三維集成(3d?integrat
技術實現思路
1、本專利技術公開一種基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法，包括以下步驟：在si襯底上制備基于單晶linbo3薄膜的單層ncfet器件層；重復上述步驟，獲得多個單層ncfet器件層；將第二層ncfet器件層與支撐襯底鍵合，對背面si襯底減薄并處理，使其易于直接鍵合；將形成在支撐襯底的第二層ncfet器件層與第一層器件層直接鍵合，形成穩定的鍵合對；進行激光解鍵合剝離支撐襯底，清洗去除鍵合膠，完成兩層ncfet器件層的堆疊；重復上述步驟，完成多層ncfet器件層的堆疊；形成頂層ncfet器件層的源漏電極及連接各層器件層源漏電極的硅通孔，完成三維集成。
2、本專利技術的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法中，優選為，形成單層ncfet器件層的步驟具體包括：在linbo3晶圓內形成多孔氣泡層，將晶圓分隔為上層linbo3薄膜和下層linbo3晶圓；將上層linbo3薄膜與形成有sio2薄膜的si襯底直接鍵合，進行熱退火處理，使得多孔氣泡層從linbo3晶圓剝離，從而將上層linbo3薄膜轉移至sio2薄膜上；對linbo3薄膜進行減薄處理；在linbo3薄膜上形成柵極薄膜；在linbo3薄膜表面光刻、刻蝕定義柵區；在柵極兩側的si襯底中形成源漏區；淀積介質層作電學隔離，化學機械拋光平整表面，完成單層ncfet器件層。
3、本專利技術的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法中，優選為，使用波長為355nm，功率小于5w，掃描速度為1500mm/s的激光進行解鍵合，兩層器件直接鍵合后剝離玻璃襯底，使兩層ncfet器件層堆疊。
4、本專利技術的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法中，優選為，對linbo3晶圓進行he+離子注入形成所述多孔氣泡層，其中，注入能量為160～195kev，劑量為4.5e16～6.5e16cm-2。
5、本專利技術的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法中，優選為，采用干氧氧化法在硅襯底上形成sio2薄膜。
6、本專利技術的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法中，優選為，在350～450℃進行熱退火處理，將形成有sio2薄膜的si襯底與linbo3薄膜直接鍵合，在135～165℃下退火8～16h，形成穩定的鍵合對。
7、本專利技術的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法中，優選為，所述柵電極薄膜為tan薄膜，w薄膜或au薄膜。
8、本專利技術的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法中，優選為，所述作為電學隔離的介質層為sin薄膜。
9、本專利技術還公開一種負電容晶體管，根據上述基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法制備而成。
10、有益效果：
11、提出tan/linbo3/sio2的mfis結構，利用linbo3材料的鐵電性質實現了參數更優的ncfet。
12、在linbo3薄膜制備過程中，引入離子注入-切割方法制備單晶linbo3薄膜，優化了linbo3薄膜的鐵電性質，提高了mfis結構ncfet的性能與各項參數。
13、引入激光解鍵合技術進行ncfet的三維集成，實現了含器件硅襯底的減薄轉移，完成了鍍銅填充si通孔對器件層之間的電學連接。
14、兼容現有si工藝流程，可行性高。
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1.一種基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法，其特征在于，
4.根據權利要求2所述的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法，其特征在于，
5.根據權利要求2所述的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法，其特征在于，
6.根據權利要求2所述的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法，其特征在于，
7.根據權利要求2所述的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法，其特征在于，
8.根據權利要求2所述的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法，其特征在于，
9.一種負電容晶體管，根據權利要求1～8中任一項所述的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法制備而成。
【技術特征摘要】
1.一種基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法，其特征在于，
4.根據權利要求2所述的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體管三維集成方法，其特征在于，
5.根據權利要求2所述的基于激光解鍵合的鈮酸鋰負電容晶體...
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