隧穿场效应晶体管及其形成方法技术

一种隧穿场效应晶体管及其形成方法，其中隧穿场效应晶体管包括：基底；位于所述基底上的底层鳍部，所述底层鳍部具有第一类型掺杂；位于所述底层鳍部上表面的沟道鳍部，所述沟道鳍部具有第二类型掺杂，第二类型掺杂与第一类型掺杂不同，所述沟道鳍部的电子迁移率大于所述底层鳍部的电子迁移率；横跨所述沟道鳍部的栅极结构；源极，所述源极具有第一类型掺杂；漏极，所述漏极具有第二类型掺杂。本发明专利技术提供的隧穿场效应晶体管具有高的工作电流和低的功耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种。
技术介绍
金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor,简称为M0S)技术已经得到了广泛的应用，例如互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,简称为CMOS)晶体管已成为半导体集成电路中的核心元件。为了使集成电路的性能和封装密度不断提高，以及使集成电路的成本不断降低，CMOS晶体管的特征尺寸在不断缩小。 然而，随着CMOS晶体管的尺寸不断缩小，CMOS晶体管的总功率消耗不断增加。其原因有:一、短沟道效应越来越明显(如漏电流增加)；二、难以使电源电压随着CMOS晶体管尺寸的减小而继续减小。后者主要是由于典型的MOS晶体管的亚阈值摆幅(Sub-thresholdSwing)具有约为60毫伏/10X 10_6体积分数(mV/decade)的极限值,使得将晶体管由关状态切换至开状态需要一定的电压改变，CMOS晶体管具有最小电源电压。 由于隧穿场效应晶体管(TunnelingField-Effect Transistor,简称为 TFET)没有短沟道效应的问题，且由于其亚阈值摆幅可小于60mV/deCade，因此隧穿场效应晶体管被认为是CMOS晶体管的继承者。但是，现有隧穿场效应晶体管的工作电流较低、功耗大。 有鉴于此，实有必要提出一种，提高隧穿场效应晶体管的工作电流，并降低其功耗。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术中，隧穿场效应晶体管的工作电流较低、功耗大。 为解决上述问题，本专利技术提供一种隧穿场效应晶体管，包括: 基底； 位于所述基底上的底层鳍部，所述底层鳍部具有第一类型掺杂； 位于所述底层鳍部上表面的沟道鳍部，所述沟道鳍部具有第二类型掺杂，第二类型掺杂与第一类型掺杂不同； 横跨所述沟道鳍部的栅极结构； 源极，所述源极具有第一类型掺杂； 漏极，所述漏极具有第二类型掺杂。 可选的，所述源极位于所述沟道鳍部内；或者， 所述源极横跨所述沟道鳍部。 可选的，所述漏极位于所述沟道鳍部内；或者， 所述漏极横跨所述沟道鳍部。 可选的，所述沟道鳍部的材料为SiC或者SiGe。 可选的，所述沟道鳍部的厚度为5-10nm。 可选的，还包括: 源极轻掺杂区，所述源极轻掺杂区位于所述源极下方的底层鳍部内； 漏极轻掺杂区，所述漏极轻掺杂区位于所述漏极下方的底层鳍部内； 所述源极轻掺杂区和所述漏极轻掺杂区具有第二类型掺杂。 可选的，还包括:隔离层，所述隔离层位于所述底层鳍部两侧的基底上，所述隔离层的厚度小于或等于所述底层鳍部的高度。 可选的，所述第一类型掺杂为η型掺杂，所述第二类型掺杂为P型；或者， 所述第一类型掺杂为P型，所述第二类型掺杂为η型。 本专利技术还提供一种隧穿场效应晶体管的形成方法，包括: 提供基底； 在所述基底上形成底层鳍部和位于所述底层鳍部上表面的沟道鳍部，底层鳍部具有第一类型掺杂，沟道鳍部具有第二类型掺杂，第一类型掺杂和第二类型掺杂不同； 形成源极和漏极，以及横跨所述沟道鳍部的栅极结构，所述源极具有第一类型掺杂，所述漏极具有第二类型掺杂。 可选的，在所述基底上形成底层鳍部和沟道鳍部的方法包括: 在所述基底上形成具有第一类型掺杂的底层鳍部材料层； 在所述底层鳍部材料层上形成具有第二类型掺杂的沟道鳍部材料层； 图形化所述底层鳍部材料层和沟道鳍部材料层，形成底层鳍部和沟道鳍部。 可选的，形成沟道鳍部材料层的方法为化学气相沉积、物理气相沉积或外延生长。 可选的，先形成源极，再形成漏极；或者， 先形成漏极，再形成源极。 可选的，先形成源极，再形成漏极；形成源极和漏极的方法包括: 形成栅极结构后，在所述基底、栅极结构和沟道鳍部的上表面，以及栅极结构、底层鳍部和沟道鳍部的侧壁形成第一图形化的掩膜层，所述第一图形化的掩膜层暴露栅极结构一侧的沟道鳍部和底层鳍部； 在暴露的沟道鳍部和底层鳍部上外延形成源极； 去除所述第一图形化的掩膜层； 在所述基底、栅极结构、沟道鳍部和源极的上表面，以及栅极结构、底层鳍部、沟道鳍部和源极的侧壁形成第二图形化的掩膜层，所述第二图形化的掩膜层暴露栅极结构另一侧的沟道鳍部和底层鳍部； 在暴露的沟道鳍部和底层鳍部上外延形成漏极； 去除所述第二图形化的掩膜层。 可选的，形成源极的方法包括:对位于栅极结构一侧的沟道鳍部进行重掺杂离子注入。 可选的，形成漏极的方法包括:对位于栅极结构另一侧的沟道鳍部进行重掺杂离子注入。 可选的，在形成所述源极和所述漏极之前，还包括: 对栅极结构一侧的部分底层鳍部进行轻掺杂离子注入，形成具有第二类型掺杂的源极轻掺杂区； 对栅极结构另一侧的部分底层鳍部进行轻掺杂离子注入，形成具有第二类型掺杂的漏极轻掺杂区。 可选的，在形成所述栅极结构之前，还包括:在所述底层鳍部两侧的基底上形成隔离层，所述隔离层的厚度小于或等于所述底层鳍部的高度。 可选的，所述第一类型掺杂为η型掺杂，所述第二类型掺杂为P型；或者， 所述第一类型掺杂为P型，所述第二类型掺杂为η型。 可选的，所述沟道鳍部的材料为SiC或者SiGe。 可选的，所述沟道鳍部的厚度为5-10nm。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点: 本技术方案中所述底层鳍部具有第一类型掺杂，所述沟道鳍部具有第二类型掺杂，且所述沟道鳍部的电子迁移率大于所述底层鳍部的电子迁移率，这种设计具有以下优占- ^ \\\. 首先，沟道鳍部的电子迁移率较大，使得流经沟道鳍部的电流增大，即所述隧穿场效应晶体管的工作电流增大，功耗降低。 其次，第一类型掺杂和第二类型掺杂不同；所以沟道鳍部与底层鳍部之间形成PN结，阻断了沟道鳍部内的载流子进入底层鳍部，减小了隧穿场效应晶体管的漏电流。 再次，栅极结构与沟道鳍部的侧壁和上表面接触，提高了栅极结构对沟道鳍部的控制能力。 进一步，所述源极横跨所述沟道鳍部。可以通过增长源极的长度来提高源极与沟道鳍部的接触面积，进而提高了从源极隧穿进入沟道鳍部的载流子数量，提高了隧穿场效应晶体管的隧穿电流，有效增大了隧穿场效应晶体管的工作电流。 【附图说明】 图1是现有技术中隧穿场效应晶体管的剖面结构示意图； 图2至图8是本专利技术第一实施例中隧穿场效应晶体管形成方法的各制作阶段的剖面结构示意图； 图9是本专利技术第二实施例中隧穿场效应晶体管漏极形成方法的剖面结构示意图。 【具体实施方式】 图1为现有工艺中隧穿场效应晶体管的剖面结构示意图,包括: 基底I ; 位于所述基底I上的栅极结构，所述栅极结构包括位于基底I上的高k介质层2和位于所述高k介质层2上的金属栅极3 ； 位于所述栅极结构一侧的基底I内的源极4 ； 位于所述栅极结构与所述源极4相对一侧的基底I内的漏极5。 其中，所述基底I和所述漏极5具有P型掺杂，所述源极4具有η型掺杂。 源极4和漏极5之间的基底I为沟道区6 (虚线以上的基底I)。源极4与沟道区6由于具有不同的掺杂类型，所以在源极4与沟道区6的接触面上形成PN结。 在所述金属栅极3上施加电压时，所述PN结的势垒减小，源极4中的载流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧穿场效应晶体管，其特征在于，包括：基底；位于所述基底上的底层鳍部，所述底层鳍部具有第一类型掺杂；位于所述底层鳍部上表面的沟道鳍部，所述沟道鳍部具有第二类型掺杂，第二类型掺杂与第一类型掺杂不同，所述沟道鳍部的电子迁移率大于所述底层鳍部的电子迁移率；横跨所述沟道鳍部的栅极结构；源极，所述源极具有第一类型掺杂；漏极，所述漏极具有第二类型掺杂。

【技术特征摘要】
1.一种隧穿场效应晶体管，其特征在于，包括: 基底； 位于所述基底上的底层鳍部，所述底层鳍部具有第一类型掺杂； 位于所述底层鳍部上表面的沟道鳍部，所述沟道鳍部具有第二类型掺杂，第二类型掺杂与第一类型掺杂不同，所述沟道鳍部的电子迁移率大于所述底层鳍部的电子迁移率； 横跨所述沟道鳍部的栅极结构； 源极，所述源极具有第一类型掺杂； 漏极，所述漏极具有第二类型掺杂。2.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述源极位于所述沟道鳍部内；或者， 所述源极横跨所述沟道鳍部。3.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述漏极位于所述沟道鳍部内；或者， 所述漏极横跨所述沟道鳍部。4.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述沟道鳍部的材料为SiC或者 SiGe。5.如权利要求4所述的隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述沟道鳍部的厚度为5_10nmo6.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征在于，还包括: 源极轻掺杂区，所述源极轻掺杂区位于所述源极下方的底层鳍部内； 漏极轻掺杂区，所述漏极轻掺杂区位于所述漏极下方的底层鳍部内； 所述源极轻掺杂区和所述漏极轻掺杂区具有第二类型掺杂。7.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征在于，还包括:隔离层， 所述隔离层位于所述底层鳍部两侧的基底上，所述隔离层的厚度小于或等于所述底层鳍部的高度。8.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述第一类型掺杂为η型掺杂，所述第二类型掺杂为P型；或者， 所述第一类型掺杂为P型，所述第二类型掺杂为η型。9.一种隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括: 提供基底； 在所述基底上形成底层鳍部和位于所述底层鳍部上表面的沟道鳍部，所述沟道鳍部的电子迁移率大于所述底层鳍部的电子迁移率，所述底层鳍部具有第一类型掺杂，所述沟道鳍部具有第二类型掺杂，第一类型掺杂和第二类型掺杂不同； 形成源极和漏极，以及横跨所述沟道鳍部的栅极结构，所述源极具有第一类型掺杂，所述漏极具有第二类型掺杂。10.如权利要求9所述的隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，在所述 基底上形成底层鳍部和沟道鳍部的方法包括: 在所述基底上形成具有第一类型掺杂的底层鳍部材料层； 在所述底层鳍部材料层上形成具有第二类型掺杂的沟道鳍部材料层； 图形化所述底层鳍部材料层和沟道鳍部材料层，形成底层鳍部...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新运，曾以志，孙浩，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31