一种基于poket结构的TFET器件制造技术

本发明专利技术公开了一种基于poket结构的TFET器件，包括衬底、晶化层、两个栅极、源极、漏极、两个栅介质层、硅基沟道和口袋，衬底、晶化层、两个栅极、源极、漏极、两个栅介质层、硅基沟道和口袋分别为长方体结构，晶化层固定设置在衬底上，晶化层的下端面与衬底的上端面贴合，源极、口袋、硅基沟道和漏极按照从左到右的顺序排布在晶化层上，第一栅介质层位于硅基沟道和口袋的前侧，第一栅极位于第一栅介质层的前侧，第二栅介质层位于硅基沟道和口袋的后侧，第二栅极位于第二栅介质层的后侧；优点是具有较大的导通电流，在集成电路设计领域应用时，采用较少的数量即可实现集成电路的大驱动电流，从而可以减小集成电路的面积和功耗。

A kind of TFET device based on pocket structure

【技术实现步骤摘要】
一种基于poket结构的TFET器件
本专利技术涉及一种TFET器件，尤其是涉及一种基于poket结构的TFET器件。
技术介绍
CMOS器件是半导体器件中最常用的开关。然而在近几年，当CMOS器件的尺寸达到纳米级别时，受亚阈值斜率(SS)、寄生效应和短沟道效应等限制，其功耗变得难以进一步降低。隧道场效应晶体管(TFET)器件相对于CMOS器件可以克服亚阈值摆幅(SS)的物理限制，目前已经成为降低电源电压和功耗的主要器件之一。然而，由于带间隧穿现象，TFET器件只能获得较低的导通电流，这大大限制了它在集成电路设计领域的应用，因此如何提高TFET器件的导通电流是目前亟待解决的问题。TFET器件的导通电流取决于电子隧穿概率，而电子隧穿概率与隧穿距离成反比关系，故减小TFET器件的隧穿距离是增大其导通电流的关键。公开号为CN207542249U的中国专利中公开了一种传统的TFET器件，其结构如图1所示。该TFET器件中，当栅极接入电源时，源区价带和沟道区导带之间的能带将会靠近，从而减小隧穿距离，实现电子隧穿。但是，该TFET器件的材料为GeSn，由此其隧穿距离比较大，以致其导通电流比较小。当集成电路需要大驱动电流时，需要增加该TFET器件的数量来满足设计需求，最终导致集成电路面积和功耗的增加。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于poket结构的TFET器件，该TFET器件具有较大的导通电流，在集成电路设计领域应用时，采用较少的数量即可实现集成电路的大驱动电流，从而可以减小集成电路的面积和功耗。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于poket结构的TFET器件，包括衬底、晶化层、结构相同的两个栅极、源极、漏极、结构相同的两个栅介质层、硅基沟道和口袋，所述的衬底、所述的晶化层、两个所述的栅极、所述的源极、所述的漏极、两个所述的栅介质层、所述的硅基沟道和所述的口袋分别为长方体结构；所述的晶化层固定设置在所述的衬底上，所述的晶化层的下端面与所述的衬底的上端面贴合，所述的晶化层的前端面与所述的衬底的前端面位于同一平面，所述的晶化层的后端面与所述的衬底的后端面位于同一平面，所述的晶化层的左端面与所述的衬底的左端面位于同一平面，所述的晶化层的右端面与所述的衬底的右端面位于同一平面；所述的源极、所述的口袋、所述的硅基沟道和所述的漏极按照从左到右的顺序排布在所述的晶化层上，所述的源极的下端面、所述的口袋的下端面、所述的硅基沟道的下端面和所述的漏极的下端面分别与所述的晶化层的上端面贴合固定连接，所述的源极的左端面与所述的晶化层的左端面位于同一平面，所述的源极的右端面与所述的口袋的左端面贴合固定连接，所述的口袋的右端面与所述的硅基沟道的左端面贴合固定连接，所述的硅基沟道的右端面与所述的漏极的左端面贴合固定连接，所述的漏极的右端面与所述的晶化层的右端面位于同一平面，所述的源极的上端面、所述的口袋的上端面、所述的硅基沟道的上端面和所述的漏极的上端面位于同一平面，所述的源极的前端面、所述的口袋的前端面、所述的硅基沟道的前端面和所述的漏极的前端面位于同一平面且该平面位于所述的晶化层的前端面所在平面的后侧，所述的源极的后端面、所述的口袋的后端面、所述的硅基沟道的后端面和所述的漏极的后端面位于同一平面且该平面位于所述的晶化层的后端面所在平面的前侧，所述的源极的后端面所在平面与所述的晶化层的后端面所在平面之间的距离等于所述的源极的前端面所在平面与所述的晶化层的前端面所在平面之间的距离；将两个所述的栅极分别称为第一栅极和第二栅极，将两个所述的栅介质层分别称为第一栅介质层和第二栅介质层。所述的第一栅介质层位于所述的硅基沟道和所述的口袋的前侧，所述的第一栅介质层的下端面与所述的晶化层的上端面贴合固定连接，所述的第一栅介质层的后端面分别与所述的硅基沟道的前端面和所述的口袋的前端面贴合固定连接，所述的第一栅介质层的左端面与所述的口袋区的左端面位于同一平面，所述的第一栅介质层的右端面与所述的硅基沟道的右端面位于同一平面，所述的第一栅介质层的上端面与所述的硅基沟道的上端面位于同一平面；所述的第一栅极位于所述的第一栅介质层的前侧，所述的第一栅极的后端面与所述的第一栅介质层的前端面贴合固定连接，所述的第一栅极的下端面与所述的晶化层的上端面贴合固定连接，所述的第一栅极的左端面与所述的第一栅介质层的左端面位于同一平面，所述的第一栅极的右端面与所述的第一栅介质层的右端面位于同一平面，所述的第一栅极的前端面与所述的晶化层的前端面位于同一平面，所述的第一栅极的上端面与所述的第一栅介质层的上端面位于同一平面；所述的第二栅介质层位于所述的硅基沟道和所述的口袋的后侧，所述的第二栅介质层的下端面与所述的晶化层的上端面贴合固定连接，所述的第二栅介质层的前端面分别与所述的硅基沟道的后端面和所述的口袋的后端面贴合固定连接，所述的第二栅介质层的左端面与所述的口袋区的左端面位于同一平面，所述的第二栅介质层的右端面与所述的硅基沟道的右端面位于同一平面，所述的第二栅介质层的上端面与所述的硅基沟道的上端面位于同一平面；所述的第二栅极位于所述的第二栅介质层的后侧，所述的第二栅极的前端面与所述的第二栅介质层的后端面贴合固定连接，所述的第二栅极的下端面与所述的晶化层的上端面贴合固定连接，所述的第二栅极的左端面与所述的第二栅介质层的左端面位于同一平面，所述的第二栅极的右端面与所述的第二栅介质层的右端面位于同一平面，所述的第二栅极的后端面与所述的晶化层的后端面位于同一平面，所述的第二栅极的上端面与所述的第二栅介质层的上端面位于同一平面；所述的漏极沿左右方向的长度等于所述的源极沿左右方向的长度，所述的第一栅极沿前后方向的长度等于所述的第二栅极沿前后方向的长度，所述的第一栅介质层沿前后方向的长度等于所述的第二栅介质层沿前后方向的长度，所述的口袋沿左右方向的长度小于所述的硅基沟道沿左右方向的长度，所述的口袋沿左右方向的长度与所述的硅基沟道沿左右方向的长度之和等于所述的漏极沿左右方向的长度。所述的衬底的材料为N型单晶硅，N型单晶硅的掺杂浓度为5*1018cm-3，所述的晶化层的材料为Ge，所述的晶化层通过采用激光再晶化工艺处理形成，所述晶化层的厚度为100～200nm，每个所述的栅极的材料均为多晶硅，所述的源极的材料为InAs，且掺杂浓度为1*1020cm-3，所述的漏极的材料为GaSb，且掺杂浓度为5*1018cm-3，每个所述的栅介质层的材料均为HfO2，所述的硅基沟道的材料为GaSb，且掺杂浓度为1*1014cm-3，所述的口袋的材料为InSb，且掺杂浓度为1*1014cm-3。该结构可以进一步减小隧穿距离，增大导通电流。所述的衬底沿左右方向的长度为60nm，沿前后方向的长度为52nm，厚度为40nm，每个所述的栅极沿左右方向的长度为20nm，沿前后方向的长度为5nm，厚度为40nm，所述的源极沿左右方向的长度为20nm，沿前后方向的长度为40nm，厚度为40nm，所述的漏极沿左右方向的长度为20nm，沿前后方向的长度为40nm，厚度为40nm，每个所述的栅介质层沿左右方向的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于poket结构的TFET器件，其特征在于包括衬底、晶化层、结构相同的两个栅极、源极、漏极、结构相同的两个栅介质层、硅基沟道和口袋，所述的衬底、所述的晶化层、两个所述的栅极、所述的源极、所述的漏极、两个所述的栅介质层、所述的硅基沟道和所述的口袋分别为长方体结构；/n所述的晶化层固定设置在所述的衬底上，所述的晶化层的下端面与所述的衬底的上端面贴合，所述的晶化层的前端面与所述的衬底的前端面位于同一平面，所述的晶化层的后端面与所述的衬底的后端面位于同一平面，所述的晶化层的左端面与所述的衬底的左端面位于同一平面，所述的晶化层的右端面与所述的衬底的右端面位于同一平面；/n所述的源极、所述的口袋、所述的硅基沟道和所述的漏极按照从左到右的顺序排布在所述的晶化层上，所述的源极的下端面、所述的口袋的下端面、所述的硅基沟道的下端面和所述的漏极的下端面分别与所述的晶化层的上端面贴合固定连接，所述的源极的左端面与所述的晶化层的左端面位于同一平面，所述的源极的右端面与所述的口袋的左端面贴合固定连接，所述的口袋的右端面与所述的硅基沟道的左端面贴合固定连接，所述的硅基沟道的右端面与所述的漏极的左端面贴合固定连接，所述的漏极的右端面与所述的晶化层的右端面位于同一平面，所述的源极的上端面、所述的口袋的上端面、所述的硅基沟道的上端面和所述的漏极的上端面位于同一平面，所述的源极的前端面、所述的口袋的前端面、所述的硅基沟道的前端面和所述的漏极的前端面位于同一平面且该平面位于所述的晶化层的前端面所在平面的后侧，所述的源极的后端面、所述的口袋的后端面、所述的硅基沟道的后端面和所述的漏极的后端面位于同一平面且该平面位于所述的晶化层的后端面所在平面的前侧，所述的源极的后端面所在平面与所述的晶化层的后端面所在平面之间的距离等于所述的源极的前端面所在平面与所述的晶化层的前端面所在平面之间的距离；/n将两个所述的栅极分别称为第一栅极和第二栅极，将两个所述的栅介质层分别称为第一栅介质层和第二栅介质层。所述的第一栅介质层位于所述的硅基沟道和所述的口袋的前侧，所述的第一栅介质层的下端面与所述的晶化层的上端面贴合固定连接，所述的第一栅介质层的后端面分别与所述的硅基沟道的前端面和所述的口袋的前端面贴合固定连接，所述的第一栅介质层的左端面与所述的口袋区的左端面位于同一平面，所述的第一栅介质层的右端面与所述的硅基沟道的右端面位于同一平面，所述的第一栅介质层的上端面与所述的硅基沟道的上端面位于同一平面；所述的第一栅极位于所述的第一栅介质层的前侧，所述的第一栅极的后端面与所述的第一栅介质层的前端面贴合固定连接，所述的第一栅极的下端面与所述的晶化层的上端面贴合固定连接，所述的第一栅极的左端面与所述的第一栅介质层的左端面位于同一平面，所述的第一栅极的右端面与所述的第一栅介质层的右端面位于同一平面，所述的第一栅极的前端面与所述的晶化层的前端面位于同一平面，所述的第一栅极的上端面与所述的第一栅介质层的上端面位于同一平面；/n所述的第二栅介质层位于所述的硅基沟道和所述的口袋的后侧，所述的第二栅介质层的下端面与所述的晶化层的上端面贴合固定连接，所述的第二栅介质层的前端面分别与所述的硅基沟道的后端面和所述的口袋的后端面贴合固定连接，所述的第二栅介质层的左端面与所述的口袋区的左端面位于同一平面，所述的第二栅介质层的右端面与所述的硅基沟道的右端面位于同一平面，所述的第二栅介质层的上端面与所述的硅基沟道的上端面位于同一平面；所述的第二栅极位于所述的第二栅介质层的后侧，所述的第二栅极的前端面与所述的第二栅介质层的后端面贴合固定连接，所述的第二栅极的下端面与所述的晶化层的上端面贴合固定连接，所述的第二栅极的左端面与所述的第二栅介质层的左端面位于同一平面，所述的第二栅极的右端面与所述的第二栅介质层的右端面位于同一平面，所述的第二栅极的后端面与所述的晶化层的后端面位于同一平面，所述的第二栅极的上端面与所述的第二栅介质层的上端面位于同一平面；/n所述的漏极沿左右方向的长度等于所述的源极沿左右方向的长度，所述的第一栅极沿前后方向的长度等于所述的第二栅极沿前后方向的长度，所述的第一栅介质层沿前后方向的长度等于所述的第二栅介质层沿前后方向的长度，所述的口袋沿左右方向的长度小于所述的硅基沟道沿左右方向的长度，所述的口袋沿左右方向的长度与所述的硅基沟道沿左右方向的长度之和等于所述的漏极沿左右方向的长度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于poket结构的TFET器件，其特征在于包括衬底、晶化层、结构相同的两个栅极、源极、漏极、结构相同的两个栅介质层、硅基沟道和口袋，所述的衬底、所述的晶化层、两个所述的栅极、所述的源极、所述的漏极、两个所述的栅介质层、所述的硅基沟道和所述的口袋分别为长方体结构；
所述的晶化层固定设置在所述的衬底上，所述的晶化层的下端面与所述的衬底的上端面贴合，所述的晶化层的前端面与所述的衬底的前端面位于同一平面，所述的晶化层的后端面与所述的衬底的后端面位于同一平面，所述的晶化层的左端面与所述的衬底的左端面位于同一平面，所述的晶化层的右端面与所述的衬底的右端面位于同一平面；
所述的源极、所述的口袋、所述的硅基沟道和所述的漏极按照从左到右的顺序排布在所述的晶化层上，所述的源极的下端面、所述的口袋的下端面、所述的硅基沟道的下端面和所述的漏极的下端面分别与所述的晶化层的上端面贴合固定连接，所述的源极的左端面与所述的晶化层的左端面位于同一平面，所述的源极的右端面与所述的口袋的左端面贴合固定连接，所述的口袋的右端面与所述的硅基沟道的左端面贴合固定连接，所述的硅基沟道的右端面与所述的漏极的左端面贴合固定连接，所述的漏极的右端面与所述的晶化层的右端面位于同一平面，所述的源极的上端面、所述的口袋的上端面、所述的硅基沟道的上端面和所述的漏极的上端面位于同一平面，所述的源极的前端面、所述的口袋的前端面、所述的硅基沟道的前端面和所述的漏极的前端面位于同一平面且该平面位于所述的晶化层的前端面所在平面的后侧，所述的源极的后端面、所述的口袋的后端面、所述的硅基沟道的后端面和所述的漏极的后端面位于同一平面且该平面位于所述的晶化层的后端面所在平面的前侧，所述的源极的后端面所在平面与所述的晶化层的后端面所在平面之间的距离等于所述的源极的前端面所在平面与所述的晶化层的前端面所在平面之间的距离；
将两个所述的栅极分别称为第一栅极和第二栅极，将两个所述的栅介质层分别称为第一栅介质层和第二栅介质层。所述的第一栅介质层位于所述的硅基沟道和所述的口袋的前侧，所述的第一栅介质层的下端面与所述的晶化层的上端面贴合固定连接，所述的第一栅介质层的后端面分别与所述的硅基沟道的前端面和所述的口袋的前端面贴合固定连接，所述的第一栅介质层的左端面与所述的口袋区的左端面位于同一平面，所述的第一栅介质层的右端面与所述的硅基沟道的右端面位于同一平面，所述的第一栅介质层的上端面与所述的硅基沟道的上端面位于同一平面；所述的第一栅极位于所述的第一栅介质层的前侧，所述的第一栅极的后端面与所述的第一栅介质层的前端面贴合固定连接，所述的第一栅极的下端面与所述的晶化层的上端面贴合固定连接，所述的第一栅极的左端面与所述的第一栅介质层的左端面位于同一平面，所述的第一栅极的右端面与所述的第一栅介质层的右端面位于同一平面，所述的第一栅极的前端面与所述的晶化层的前端面位于同一平面，所述的第一栅极的上端面与所述的第一栅介质层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建平，柯声伟，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33