隧穿晶体管结构及其制造方法技术

一种隧穿晶体管结构，包括衬底、硅条、漏极区域、源极区域、栅电介质层及栅极，硅条形成于衬底上，漏极区域形成于硅条一侧，源级区域设第一槽，硅条部分收容于第一槽内，栅电介质层形成于源级区域上并部分包覆源级区域，栅极设第二槽，栅电介质层部分收容于第二槽内，第二槽的横截面形状与第一槽相同，隧穿时，在第二槽的作用下，第一槽发生隧穿，形成隧穿电流。另，本发明专利技术还提供一种隧穿晶体管结构的制作方法。本发明专利技术提供的隧穿晶体管结构通过改变源级区域及栅极的结构，隧穿时，在栅极作用下，源极区域的隧穿面积增大，在第一槽处发生点隧穿和线隧穿。因此，该结构不仅增大了隧穿面积，同时也增大了隧穿几率，从而提高了整个器件的开态电流。

【技术实现步骤摘要】
隧穿晶体管结构及其制造方法
本专利技术涉及一种隧穿晶体管结构及其制造方法。
技术介绍
自第一块集成电路诞生以来，集成电路技术一直沿着“摩尔规律”的轨迹发展，半导体器件的体积不断减小。而由于传统金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的亚阈值摆幅斜率受到热电势的限制而无法随着器件尺寸的缩小而同步缩小，使得器件的泄露电流增大，整个芯片的功耗密度增大，严重阻碍了芯片在系统集成中的应用。因此，为了提高超大规模集成电路的性能并降低成本，一种隧穿场效应晶体管(TFET)应运而生。隧穿场效应晶体管(TFET)本质上为一个有栅控的反偏PIN二极管，其源区和漏区的掺杂类型不同。对于N型隧穿场效应晶体管(TFET)来说，其中，N型掺杂为漏区，工作时加正向偏置。P型掺杂为源端，工作时加负向偏置。与金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)相比，隧穿场效应晶体管(TFET)可以获得更小的亚阈值摆幅(SS)，因此隧穿场效应晶体管(TFET)很适合用于低功耗应用。目前隧穿场效应晶体管(TFET)一般采用垂直隧穿，源极区域和沟道区域在栅极的作用下发生垂直隧穿，尽管这种方法可以增加隧穿几率，但是并没有增大隧穿面积，因而器件的开态电流并没有增大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过增加隧穿面积，从而提高器件开态电流的隧穿晶体管结构及其制造方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种隧穿晶体管结构，其包括衬底、硅条、漏极区域、以及依次叠加的源极区域、栅电介质层及栅极，所述硅条形成于所述衬底的一表面上，所述漏极区域形成于所述硅条的一端，所述源极区域朝向所述硅条的表面设有一个第一槽，所述硅条部分收容于所述第一槽内，所述源极区域与所述漏极区域不接触，所述栅电介质层形成于所述源极区域上并部分包覆所述源极区域，所述栅极朝向所述栅电介质层的表面设有一个第二槽，并且所述栅电介质层部分收容于所述第二槽内，所述第二槽的横截面形状与所述第一槽的横截面形状相同，并且所述第二槽与所述第一槽的开口朝向相同，隧穿时，在所述第二槽的作用下，所述第一槽的槽壁上发生隧穿，形成隧穿电流。其中，所述硅条为鳍条状结构。其中，所述第一槽及第二槽的横截面形状均为L型。其中，所述第一槽及第二槽的横截面形状均为U型。其中，所述硅条为纳米线结构。其中，所述第一槽及第二槽的横截面形状均为圆形。其中，所述隧穿晶体管为N型隧穿晶体管，所述源极区域进行P型离子重掺杂，所述漏极区域进行N型离子重掺杂。其中，所述隧穿晶体管为P型隧穿晶体管，所述源极区域进行N型离子重掺杂，所述漏极区域进行P型离子重掺杂。其中，所述P型离子包括硼离子、镓离子或铟离子中的至少一种，所述N型离子包括磷离子或砷离子中的至少一种。相应地，本专利技术还提供了一种隧穿晶体管结构的制造方法，所述制造方法包括提供衬底；在所述衬底的一表面上形成一硅条；在所述硅条一侧形成漏极区域；形成一源极区域，使得所述源极区域朝向所述硅条的表面形成有第一槽，并且所述硅条部分收容于所述第一槽内；形成一栅电介质层，并使得形成的所述栅电介质层部分包覆所述源极区域；形成一栅极，并使得形成的所述栅极朝向所述栅电介质层的表面形成第二槽，所述栅电介质层部分收容于所述第二槽中，所述第二槽的横截面形状与所述第一槽的横截面形状相同，且二者的开口朝向相同。其中，在所述硅条一侧形成漏极区域的步骤中，具体包括：在所述硅条上形成第一层硬掩膜层并对所述第一层硬掩膜层进行刻蚀，形成一第一区域，且所述第一区域位于所述硅条的一侧；在所述第一区域上进行离子注入形成漏极区域。其中，形成一源极区域，使得所述源极区域朝向所述硅条的表面形成有第一槽，并且所述硅条部分收容于所述第一槽内的步骤中，具体包括：去除余下的所述第一层硬掩膜层，在所述硅条上形成一外延层；在所述外延层表面沉积一第二层硬掩膜层，并对所述第二层硬掩膜层进行图形化处理，形成一第二区域，并且所述第二区域位于所述硅条远离所述衬底的一端上；在所述第二区域上进行离子注入形成一源极区域，并且形成的所述源极区域朝向所述硅条的表面上形成一个第一槽。其中，当所述隧穿晶体管为N型隧穿晶体管时，所述源极区域进行P型离子重掺杂，所述漏极区域进行N型离子重掺杂；当所述隧穿晶体管为P型隧穿晶体管时，所述源极区域进行N型离子重掺杂，所述漏极区域进行P型离子重掺杂。其中，形成一栅极，并使得形成的所述栅极朝向所述栅电介质层的表面形成第二槽，所述栅电介质层部分收容于所述第二槽中，所述第二槽的横截面形状与所述第一槽的横截面形状相同，且二者的开口朝向相同的步骤中，具体包括：在所述栅电介质层远离所述源极区域的一端上沉积栅极材料，形成所述栅极，并且形成的所述栅极朝向所述栅电介质层的表面上形成一个第二槽。其中，所述硅条为鳍条状结构。其中，所述第一槽及第二槽的横截面形状均为L形。其中，所述第一槽及第二槽的横截面形状均为U形。其中，所述硅条为纳米线结构。其中，所述第一槽及第二槽的横截面形状均为圆形。其中，所述P型离子包括硼离子、镓离子或铟离子中的至少一种，所述N型离子包括磷离子或砷离子中的至少一种。其中，所述外延层的材质为硅、锗或锗硅中的任意一种。其中，所述外延层的厚度与所述漏极区域的厚度一致。其中，所述衬底的材质为硅、锗、绝缘衬底上的硅或绝缘衬底上的锗中的任意一种。其中，所述第一层硬掩膜层的材质为氮化硅或氮氧化硅，所述第二层硬掩膜层的材质为氮化硅或氮氧化硅。本专利技术提供的隧穿晶体管结构通过改变所述源极区域及栅极的结构，在隧穿时，在栅极电场的作用下，源极区域的隧穿面积增大，并且在所述源极区域的第一槽处发生点隧穿和线隧穿，存在合电场作用。因此，该结构不仅增大了隧穿面积，同时也增大了隧穿几率，从而提高了整个器件的开态电流。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的隧穿晶体管结构的示意图；图2是图1的II向剖面示意图；图3是本专利技术实施例二提供的隧穿晶体管结构的示意图；图4是图3的IV向剖面示意图；图5是本专利技术实施例三提供的隧穿晶体管结构的示意图；图6是图5的VI向剖面示意图；图7是所述隧穿晶体结构的制造方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。请一并参阅图1至图2，为本专利技术实施例一提供的一种隧穿晶体管结构100，其包括衬底1、硅条2、漏极区域3、源极区域4、栅电介质层5及栅极6，所述硅条2形成于所述衬底1的一表面上，所述漏极区域3形成于所述硅条2的一侧。所述源极区域4、栅电介质层5及栅极6依次叠加形成于所述硅条2上。所述源极区域4与所述漏极区域3不接触，所述源极区域4朝向所述硅条2的表面设有一个第一槽4a，所述硅条2部分收容于所述第一槽4a内。所述栅电介质层5形成于所述源极区域4上并部分包覆所述源极区域4。所述栅极6朝向所述栅电介质层5的表面设有一个第二槽6a，所述栅电介质层5部分收容于所述第二槽6a内，所述第二槽6a的横截面形状与所述第一槽4a的横截面形状相同，并且所述第二槽6a与所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧穿晶体管结构，其特征在于，其包括衬底、硅条、漏极区域、以及依次叠加的源极区域、栅电介质层及栅极，所述硅条形成于所述衬底的一表面上，所述漏极区域形成于所述硅条的一端，所述源级区域朝向所述硅条的表面设有一个第一槽，所述硅条部分收容于所述第一槽内，所述源级区域与所述漏极区域不接触，所述栅电介质层形成于所述源级区域上并部分包覆所述源极区域，所述栅极朝向所述栅电介质层的表面设有一个第二槽，并且所述栅电介质层部分收容于所述第二槽内，所述第二槽的横截面形状与所述第一槽的横截面形状相同，并且所述第二槽与所述第一槽的开口朝向相同，隧穿时，在所述第二槽的作用下，所述第一槽的槽壁上发生隧穿，形成隧穿电流。

【技术特征摘要】
1.一种隧穿晶体管结构，其特征在于，其包括衬底、硅条、漏极区域、以及依次叠加的源极区域、栅电介质层及栅极，所述硅条形成于所述衬底的一表面上，所述漏极区域形成于所述硅条的一端，所述源极区域朝向所述硅条的表面设有一个第一槽，所述硅条部分收容于所述第一槽内，所述源极区域与所述漏极区域不接触，所述栅电介质层形成于所述源极区域上并部分包覆所述源极区域，所述栅极朝向所述栅电介质层的表面设有一个第二槽，并且所述栅电介质层部分收容于所述第二槽内，所述第二槽的横截面形状与所述第一槽的横截面形状相同，并且所述第二槽与所述第一槽的开口朝向相同，隧穿时，在所述第二槽的作用下，所述第一槽的槽壁上发生隧穿，形成隧穿电流。2.根据权利要求1所述的隧穿晶体管结构，其特征在于，所述硅条为鳍条状结构。3.根据权利要求2所述的隧穿晶体管结构，其特征在于，所述第一槽及第二槽的横截面形状均为L型。4.根据权利要求2所述的隧穿晶体管结构，其特征在于，所述第一槽及第二槽的横截面形状均为U型。5.根据权利要求1所述的隧穿晶体管结构，其特征在于，所述硅条为纳米线结构。6.根据权利要求5所述的隧穿晶体管结构，其特征在于，所述第一槽及第二槽的横截面形状均为圆形。7.根据权利要求1所述的隧穿晶体管结构，其特征在于，所述隧穿晶体管为N型隧穿晶体管，所述源极区域进行P型离子重掺杂，所述漏极区域进行N型离子重掺杂。8.根据权利要求1所述的隧穿晶体管结构，其特征在于，所述隧穿晶体管为P型隧穿晶体管，所述源极区域进行N型离子重掺杂，所述漏极区域进行P型离子重掺杂。9.根据权利要求7或8所述的隧穿晶体管结构，其特征在于，所述P型离子包括硼离子、镓离子或铟离子中的至少一种，所述N型离子包括磷离子或砷离子中的至少一种。10.一种隧穿晶体管结构的制造方法，其特征在于，提供衬底；在所述衬底的一表面上形成一硅条；在所述硅条一侧形成漏极区域；形成一源极区域，使得所述源极区域朝向所述硅条的表面形成有第一槽，并且所述硅条部分收容于所述第一槽内；形成一栅电介质层，并使得形成的所述栅电介质层部分包覆所述源极区域；形成一栅极，并使得形成的所述栅极朝向所述栅电介质层的表面形成第二槽，所述栅电介质层部分收容于所述第二槽中，所述第二槽的横截面形状与所述第一槽的横截面形状相同，且二者的开口朝向相同。11.根据权利要求10所述的隧穿晶体管结构的制造方法，其特征在于，在所述硅条一侧形成漏极区域的步骤中，具体包括：在所述硅条上形成第一层硬掩膜层并对所述第一层硬掩膜层进行刻蚀，形成一第一区域，且所述第一区域位于所述硅条的一侧；在所述第一区域上进行离子注入形成漏极区域。12.根据权利要求11所述的隧穿晶体管结构的制造方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵静，杨喜超，张臣雄，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44