一种互补隧穿场效应晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术实施例提供一种互补隧穿场效应晶体管及其制作方法，涉及半导体技术领域，该互补隧穿场效应晶体管能够增加载流子的隧穿效率，从而提高互补隧穿场效应晶体管的性能。该晶体管包括：设置于衬底上的第一漏区和第一源区，第一漏区和第一源区包括第一掺杂物；设置于第一漏区上的第一沟道和设置于第一源区上的第二沟道；设置于第一沟道上的第二源区和设置于第二沟道上的第二漏区，第二源区和第二漏区包括第二掺杂物；设置于第一漏区和第二源区上的第一外延层，设置于第二漏区和第一源区上的第二外延层；设置于第一外延层上的第一栅堆叠层，设置于第二外延层上的第二栅堆叠层。

【技术实现步骤摘要】
一种互补隧穿场效应晶体管及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种互补隧穿场效应晶体管及其制作方法。
技术介绍
随着晶体管制作工艺的演进，晶体管的尺寸不断缩小，但是，在晶体管的尺寸缩小至接近物理极限的过程中，晶体管也面临诸多问题，如短沟道效应严重、泄漏电流大、功率密度大等。针对这些问题，业界提出了各种解决方案。其中，TFET(TunnelFieldEffectTransistor，隧穿场效应晶体管)由于具有较弱的短沟道效应、关态电流小、不受MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)亚阈值摆幅的限制等优势，得到了广泛关注。现有的隧穿场效应晶体管，如图1所示，对于这种结构的隧穿场效应晶体管，在制作的过程中，要分别对源区和漏区进行不同类型的离子注入。为了增加隧穿电流，在制作过程中使栅区与源区部分重叠(如图1中A所示)，在栅电场的作用下，载流子发生带间隧穿，从而产生沟道电流。在这种采用线隧穿工作机制的隧穿场效应晶体管中，载流子隧穿方向与栅电场方向平行，栅控能力比较强，并且隧穿电流的大小可以通过栅区和源区的重叠面积来进行调控。由于现有技术采用离子注入的方式对隧穿场效应晶体管的源区和漏区掺杂杂质，但是离子注入工艺在源区和漏区形成的杂质浓度分布一般为高斯分布，因此采用离子注入工艺时，离子分布不均匀，难以形成掺杂突变的隧穿结，所以在一定栅电场的作用下，载流子的隧穿效率比较低。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种互补隧穿场效应晶体管及其制作方法，能够增加载流子的隧穿效率，从而提高隧穿场效应晶体管的性能。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：第一方面，一种互补隧穿场效应晶体管，包括：设置于衬底上的第一漏区和第一源区，所述第一漏区和所述第一源区包括第一掺杂物；设置于所述第一漏区上的第一沟道和设置于所述第一源区上的第二沟道；设置于所述第一沟道上的第二源区和设置于所述第二沟道上的第二漏区，所述第二源区和所述第二漏区包括第二掺杂物；设置于所述第一漏区和所述第二源区上的第一外延层，以及设置于所述第二漏区和所述第一源区上的第二外延层，所述第一外延层覆盖所述第一沟道和所述第二源区的侧墙，所述第二外延层覆盖所述第二沟道和所述第二漏区的侧墙；设置于所述第一外延层上的第一栅堆叠层，以及设置于所述第二外延层上的第二栅堆叠层；其中，所述第一漏区、所述第一沟道、所述第二源区、所述第一外延层和所述第一栅堆叠层形成第一隧穿场效应晶体管，所述第二漏区、所述第二沟道、所述第一源区、所述第二外延层和所述第二栅堆叠层形成第二隧穿场效应晶体管。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一掺杂物为P型掺杂物，所述第二掺杂物为N型掺杂物，或者所述第一掺杂物为N型掺杂物，所述第二掺杂物为P型掺杂物；所述第一掺杂物和所述第二掺杂物的杂质浓度在每立方厘米1019个到每立方厘米1021个的范围内；所述第一沟道和所述第二沟道为轻掺杂层或者第一绝缘层，所述轻掺杂层中杂质的浓度小于等于每立方厘米1015个。结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第一栅堆叠层包括第一栅介质层和第一栅导电层；所述第二栅堆叠层包括第二栅介质层和第二栅导电层；所述互补隧穿场效应晶体管还包括：设置于所述第二源区和所述第一漏区上的第一隔离物，以及设置于所述第一源区和所述第二漏区上的第二隔离物，所述第一隔离物与所述第一外延层和所述第一栅堆叠层相接触，所述第二隔离物与所述第二外延层和所述第二栅堆叠层相接触；设置于所述第二源区、所述第一栅堆叠层、所述第一漏区、所述第一源区、所述第二栅堆叠层和所述第二漏区上的第二绝缘层；设置于所述第一漏区上的第一漏极，设置于所述第二源区上的第一源极，以及设置于所述第一栅导电层上的第一栅极；设置于所述第二漏区上的第二漏极，设置于所述第一源区上的第二源极，以及设置于所述第二栅导电层上的第二栅极。结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式或者第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述隧穿场效应晶体管还包括：设置于所述第一漏区和所述第一源区之间的隔离浅槽。结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式或者第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述衬底、所述第一漏区、所述第一源区、所述第二漏区、所述第二源区、所述第一外延层、所述第二外延层、所述第一沟道和所述第二沟道的材料均为硅、锗、锗硅或者三五族化合物；所述第一栅介质层和所述第二栅介质层的材料为二氧化硅、氮化硅或者高介电材料，所述第一栅导电层和所述第二栅导电层的材料为多晶硅、氮化钛或者金属材料。第二方面，本专利技术实施例提供一种互补隧穿场效应晶体管的制作方法，该制作方法包括：衬底；在所述衬底上依次沉积第一掺杂层，沟道层和第二掺杂层，所述第一掺杂层包括第一掺杂物，所述第二掺杂层包括第二掺杂物；对所述第二掺杂层、所述沟道层和所述第一掺杂层进行刻蚀，形成第二源区、第二漏区、第一沟道、第二沟道、第一漏区和第一源区，所述第一沟道位于所述第一漏区上，所述第二源区位于所述第一沟道上，所述第二沟道位于所述第一源区上，所述第二漏区位于所述第二沟道上；在所述第二源区、所述第一漏区、所述第一源区和所述第二漏区上依次沉积外延层和栅堆叠层；对所述栅堆叠层和所述外延层进行刻蚀，依次形成第一栅堆叠层、第二栅堆叠层、第一外延层和第二外延层，所述第一栅堆叠层位于所述第一外延层的上方，所述第二栅堆叠层位于所述第二外延层的上方，所述第一外延层覆盖所述第一沟道和所述第二源区的侧墙，所述第二外延层覆盖所述第二沟道和所述第二漏区的侧墙；其中，所述第一漏区、所述第一沟道、所述第二源区、所述第一外延层和所述第一栅堆叠层形成第一隧穿场效应晶体管，所述第二漏区、所述第二沟道、所述第一源区、所述第二外延层和所述第二栅堆叠层形成第二隧穿场效应晶体管。结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述第一掺杂物为P型掺杂物，所述第二掺杂物为N型掺杂物，或者所述第一掺杂物为N型掺杂物，所述第二掺杂物为P型掺杂物；所述第一掺杂物和所述第二掺杂物的杂质浓度在每立方厘米1019个到每立方厘米1021个的范围内；所述第一沟道和所述第二沟道为轻掺杂层或者第一绝缘层，所述轻掺杂层中杂质的浓度小于等于每立方厘米1015个。结合第二方面或者第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述第一栅堆叠层包括第一栅介质层和第一栅导电层；所述第二栅堆叠层包括第二栅介质层和第二栅导电层；在对所述栅堆叠层和所述外延层进行刻蚀，依次形成第一栅堆叠层、第二栅堆叠层、第一外延层和第二外延层之后，所述制作方法还包括：在所述第二源区和所述第一漏区上设置第一隔离物，以及在所述第一源区和所述第二漏区上设置第二隔离物，所述第一隔离物与所述第一外延层和所述第一栅堆叠层相接触，所述第二隔离物与所述第二外延层和所述第二栅堆叠层相接触；在所述第二源区、所述第一栅堆叠层、所述第一漏区、所述第一源区、所述第二栅堆叠层和所述第二漏区上设置第二绝缘层；对所述第二绝缘层进行刻蚀，并在所述第一漏区上形成第一漏极，在所述第二源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互补隧穿场效应晶体管，其特征在于，包括：设置于衬底上的第一漏区和第一源区，所述第一漏区和所述第一源区包括第一掺杂物；设置于所述第一漏区上的第一沟道和设置于所述第一源区上的第二沟道；设置于所述第一沟道上的第二源区和设置于所述第二沟道上的第二漏区，所述第二源区和所述第二漏区包括第二掺杂物；设置于所述第一漏区和所述第二源区上的第一外延层，以及设置于所述第二漏区和所述第一源区上的第二外延层，所述第一外延层覆盖所述第一沟道和所述第二源区的侧墙，所述第二外延层覆盖所述第二沟道和所述第二漏区的侧墙；设置于所述第一外延层上的第一栅堆叠层，以及设置于所述第二外延层上的第二栅堆叠层；其中，所述第一漏区、所述第一沟道、所述第二源区、所述第一外延层和所述第一栅堆叠层形成第一隧穿场效应晶体管，所述第二漏区、所述第二沟道、所述第一源区、所述第二外延层和所述第二栅堆叠层形成第二隧穿场效应晶体管。

【技术特征摘要】
1.一种互补隧穿场效应晶体管，其特征在于，包括：设置于衬底上的第一漏区和第一源区，所述第一漏区和所述第一源区包括第一掺杂物；设置于所述第一漏区上的第一沟道和设置于所述第一源区上的第二沟道；设置于所述第一沟道上的第二源区和设置于所述第二沟道上的第二漏区，所述第二源区和所述第二漏区包括第二掺杂物；设置于所述第一漏区和所述第二源区上的第一外延层，以及设置于所述第二漏区和所述第一源区上的第二外延层，所述第一外延层覆盖所述第一沟道和所述第二源区的侧墙，所述第二外延层覆盖所述第二沟道和所述第二漏区的侧墙；设置于所述第一外延层上的第一栅堆叠层，以及设置于所述第二外延层上的第二栅堆叠层；其中，所述第一漏区、所述第一沟道、所述第二源区、所述第一外延层和所述第一栅堆叠层形成第一隧穿场效应晶体管，所述第二漏区、所述第二沟道、所述第一源区、所述第二外延层和所述第二栅堆叠层形成第二隧穿场效应晶体管；所述第一掺杂物与所述第二掺杂物是均匀分布的；所述第一掺杂物为P型掺杂物，所述第二掺杂物为N型掺杂物；对所述第一源区进行过刻蚀形成L型表面。2.根据权利要求1所述的互补隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述第一掺杂物为N型掺杂物，所述第二掺杂物为P型掺杂物；所述第一掺杂物和所述第二掺杂物的杂质浓度在每立方厘米1019个到每立方厘米1021个的范围内；所述第一沟道和所述第二沟道为轻掺杂层或者第一绝缘层，所述轻掺杂层中杂质的浓度小于等于每立方厘米1015个。3.根据权利要求1所述的互补隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述第一栅堆叠层包括第一栅介质层和第一栅导电层；所述第二栅堆叠层包括第二栅介质层和第二栅导电层；所述互补隧穿场效应晶体管还包括：设置于所述第二源区和所述第一漏区上的第一隔离物，以及设置于所述第一源区和所述第二漏区上的第二隔离物，所述第一隔离物与所述第一外延层和所述第一栅堆叠层相接触，所述第二隔离物与所述第二外延层和所述第二栅堆叠层相接触；设置于所述第二源区、所述第一栅堆叠层、所述第一漏区、所述第一源区、所述第二栅堆叠层和所述第二漏区上的第二绝缘层；设置于所述第一漏区上的第一漏极，设置于所述第二源区上的第一源极，以及设置于所述第一栅导电层上的第一栅极；设置于所述第二漏区上的第二漏极，设置于所述第一源区上的第二源极，以及设置于所述第二栅导电层上的第二栅极。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的互补隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述互补隧穿场效应晶体管还包括：设置于所述第一漏区和所述第一源区之间的隔离浅槽。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的互补隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述衬底、所述第一漏区、所述第一源区、所述第二漏区、所述第二源区、所述第一外延层、所述第二外延层、所述第一沟道和所述第二沟道的材料均为硅、锗、锗硅或者三五族化合物；所述第一栅介质层和所述第二栅介质层的材料为二氧化硅、氮化硅或者高介电材料，所述第一栅导电层和所述第二栅导电层的材料为多晶硅、氮化钛或者金属材料。6.一种互补隧穿场效应晶体管的制作方法，其特征在于，包括：衬底；在所述衬底上依次沉积第一掺杂层，沟道层和第二掺杂层，所述第一掺杂层包括第一掺杂物，所述第二掺杂层包括第二掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨喜超，赵静，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