【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧穿场效应晶体管，尤其是涉及一种具有三输入或与逻辑开关行为的隧穿场效应晶体管。
技术介绍
1、以带间隧穿为主要载流子输运机制的隧穿场效应晶体管(tunnel field-effecttransistor,tfet)可以实现低于60mv/dec的亚阈值摆幅。隧穿场效应晶体管因其制造工艺与标准cmos工艺兼容，被认为是下一代逻辑开关器件的最佳选择之一。尽管隧穿场效应晶体管面临着驱动能力弱和双极性等问题，但隧穿场效应晶体管在低功耗方面展现出巨大的潜力，因此隧穿场效应晶体管正被用于实现各类逻辑门电路。
2、传统的隧穿场效应晶体管大多使用单栅或双栅平面结构，近期有研究人员提出的单个双栅结构隧穿场效应晶体管可表现出特定的布尔逻辑行为，如或、与、或非、与非等二输入逻辑，并被证明能通过减少晶体管数量，紧凑地实现两输入逻辑门。相比于二输入布尔逻辑，三输入逻辑因其较高的表达能力在逻辑网络简化方面展现出更高的效率。现有的单个单栅或双栅隧穿场效应晶体管无法表现出三输入逻辑开关行为，故此使用现有的单栅或双栅隧穿场效应晶体管设计三输入基本逻辑门电路时，仍然需要较多的晶体管。基本的三输入逻辑有多数，或与，与或等。若考虑最小实现单元，使用现有的单栅或双栅隧穿场效应晶体管设计“或与”逻辑电路分别需要3个和2个晶体管，由此，在实现或与逻辑电路时需要较多数目的晶体管，较多数目的晶体管带来的功耗和面积问题无法充分发挥三输入逻辑原语的优势。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种具有三输入或与逻辑开关行为的隧穿场效应晶体管，包括衬底层、源区、漏区和沟道区，所述的沟道区包括垂直沟道和水平沟道，所述的隧穿场效应晶体管还包括三个金属层和五个栅氧层，将三个金属层分别称为第一金属层、第二金属层和第三金属层，将五个栅氧层分别称为第一栅氧层、第二栅氧层、第三栅氧层、第四栅氧层和第五栅氧层，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区从左到右分布在所述的衬底层上方，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区均为矩形，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区的下端面位于同一平面且均附着在所述的衬底层的上端面上，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区的上端面位于同一平面，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区的前端面位于同一平面，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区的后端面位于同一平面，所述的源区的右端面和所述的垂直沟道的左端面固定且两者呈贴合状态，所述的垂直沟道的右端面和所述的漏区的左端面固定且两者呈贴合状态；所述的第一栅氧层为矩形，所述的第一栅氧层位于所述的垂直沟道的前侧，所述的第一栅氧层的下端面附着在所述的衬底层的上端面上，所述的第一栅氧层的左端面与所述的垂直沟道的左端面齐平，所述的第一栅氧层的右端面与所述的垂直沟道的右端面齐平，所述的第一栅氧层的后端面和所述的垂直沟道的前端面固定且两者呈贴合状态；所述的第一金属层为矩形，所述的第一金属层位于所述的第一栅氧层的前侧，所述的第一金属层的下端面附着在所述的衬底层的上端面上，所述的第一金属层的左端面与所述的垂直沟道的左端面齐平，所述的第一金属层的右端面与所述的垂直沟道的右端面齐平，所述的第一金属层的后端面和所述的第一栅氧层的前端面固定且两者呈贴合状态，所述的第二栅氧层、所述的第三栅氧层、第四栅氧层、第五栅氧层、所述的第二金属层和所述的第三金属层和所述的水平沟道均为矩形，所述的第二栅氧层、所述的第三栅氧层、第四栅氧层、第五栅氧层、所述的第二金属层和所述的第三金属层和所述的水平沟道分别位于所述的垂直沟道的后侧，所述的第二金属层、所述的第二栅氧层、所述的水平沟道、所述的第三栅氧层和所述的第三金属层从上到下层叠，所述的第二金属层、所述的第二栅氧层、所述的水平沟道、所述的第三栅氧层和所述的第三金属层的左端面均与所述的垂直沟道的左端面齐平，所述的第二金属层、所述的第二栅氧层、所述的水平沟道、所述的第三栅氧层和所述的第三金属层的右端面均与所述的垂直沟道的右端面齐平，所述的第二金属层、所述的第二栅氧层、所述的水平沟道、所述的第三栅氧层和所述的第三金属层的后端面位于同一平面，所述的第二栅氧层、所述的水平沟道和所述的第三栅氧层的前端面分别与所述的垂直沟道的后端面固定且呈贴合状态，所述的第四栅氧层位于所述的第二金属层的前侧以及所述的第二栅氧层的上侧，所述的第四栅氧层的前端面与所述的垂直沟道的后端面固定且呈贴合状态，所述的第四栅氧层的后端面与所述的第二金属层的前端面固定且呈贴合状态，所述的第四栅氧层的左端面与所述的第二金属层的左端面齐平，所述的第四栅氧层的右端面与所述的第二金属层的右端面齐平，所述的第四栅氧层的上端面与所述的第二金属层的上端面齐平，所述的第四栅氧层的下端面与所述的第二栅氧层的上端面固定且呈贴合状态，所述的第五栅氧层位于所述的第三金属层的前侧以及所述的第三栅氧层的下侧，所述的第五栅氧层的前端面与所述的垂直沟道的后端面固定且呈贴合状态，所述的第五栅氧层的后端面与所述的第三金属层的前端面固定且呈贴合状态，所述的第五栅氧层的左端面与所述的第三金属层的左端面齐平，所述的第五栅氧层的右端面与所述的第三金属层的右端面齐平，所述的第五栅氧层的上端面与所述的第三栅氧层的下端面固定且呈贴合状态，所述的第五栅氧层的下端面与所述的衬底层的上端面固定且呈贴合状态；所述的第二金属层和所述的第三金属层上下对称，所述的第二栅氧层和所述的第三栅氧层上下对称，所述的第四栅氧层和所述的第五栅氧层上下对称；所述的第一金属层为所述的隧穿场效应晶体管的第1个栅极，所述的第二金属层为所述的隧穿场效应晶体管的第2个栅极，所述的第三金属层为所述的隧穿场效应晶体管的第3个栅极。
3、所述的衬底层的材料为硅；所述的源区的材料为硅，掺杂浓度为1×1021cm-3，沿上下方向的高度为80nm，沿前后方向的厚度为10nm，沿左右方向的长度为40nm；所述的垂直沟道的材料为硅，掺杂浓度为1×1014cm-3，沿上下方向的高度为80nm，沿前后方向的厚度为10nm，沿左右方向的长度为40nm；所述的水平沟道的材料为硅，掺杂浓度为1×1014cm-3，沿上下方向的高度为15nm，沿前后方向的厚度为30nm，沿左右方向的长度为40nm；所述的漏区的材料为硅，掺杂浓度为1×1020cm-3，沿上下方向的高度为80nm，沿前后方向的厚度为10nm，沿左右方向的长度为40nm；所述的第一栅氧层的材料为二氧化硅，沿上下方向的高度为80nm，沿前后方向的厚度为2.5nm，沿左右方向的长度为40nm；所述的第一金属层的材料为多晶硅，沿上下方向的高度为80nm，沿前后方向的厚度为10nm，沿左右方向的长度为40nm，栅功函数为5.2ev；所述的第二金属层的材料为多晶硅，沿上下方向的高度为30nm，沿前后方向的厚度为27.5nm，沿左右方向的长度为40nm，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有三输入或与逻辑开关行为的隧穿场效应晶体管，包括衬底层、源区、漏区和沟道区，其特征在于所述的沟道区包括垂直沟道和水平沟道，所述的隧穿场效应晶体管还包括三个金属层和五个栅氧层，将三个金属层分别称为第一金属层、第二金属层和第三金属层，将五个栅氧层分别称为第一栅氧层、第二栅氧层、第三栅氧层、第四栅氧层和第五栅氧层，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区从左到右分布在所述的衬底层上方，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区均为矩形，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区的下端面位于同一平面且均附着在所述的衬底层的上端面上，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区的上端面位于同一平面，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区的前端面位于同一平面，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区的后端面位于同一平面，所述的源区的右端面和所述的垂直沟道的左端面固定且两者呈贴合状态，所述的垂直沟道的右端面和所述的漏区的左端面固定且两者呈贴合状态；所述的第一栅氧层为矩形，所述的第一栅氧层位于所述的垂直沟道的前侧，所述的第一栅氧层的下端面附着在所述的衬底层的上端面上，所述的第一栅氧层的左端面与所述的垂直
2.根据权利要求1所述的一种具有三输入或与逻辑开关行为的隧穿场效应晶体管，其特征在于所述的衬底层的材料为硅；所述的源区的材料为硅，掺杂浓度为1×1021cm-3，沿上下方向的高度为80nm，沿前后方向的厚度为10nm，沿左右方向的长度为40nm；所述的垂直沟道的材料为硅，掺杂浓度为1×1014cm-3，沿上下方向的高度为80nm，沿前后方向的厚度为10nm，沿左右方向的长度为40nm；所述的水平沟道的材料为硅，掺杂浓度为1×1014cm-3，沿上下方向的高度为15nm，沿前后方向的厚度为30nm，沿左右方向的长度为40nm；所述的...
【技术特征摘要】
1.一种具有三输入或与逻辑开关行为的隧穿场效应晶体管，包括衬底层、源区、漏区和沟道区，其特征在于所述的沟道区包括垂直沟道和水平沟道，所述的隧穿场效应晶体管还包括三个金属层和五个栅氧层，将三个金属层分别称为第一金属层、第二金属层和第三金属层，将五个栅氧层分别称为第一栅氧层、第二栅氧层、第三栅氧层、第四栅氧层和第五栅氧层，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区从左到右分布在所述的衬底层上方，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区均为矩形，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区的下端面位于同一平面且均附着在所述的衬底层的上端面上，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区的上端面位于同一平面，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区的前端面位于同一平面，所述的源区、所述的垂直沟道和所述的漏区的后端面位于同一平面，所述的源区的右端面和所述的垂直沟道的左端面固定且两者呈贴合状态，所述的垂直沟道的右端面和所述的漏区的左端面固定且两者呈贴合状态；所述的第一栅氧层为矩形，所述的第一栅氧层位于所述的垂直沟道的前侧，所述的第一栅氧层的下端面附着在所述的衬底层的上端面上，所述的第一栅氧层的左端面与所述的垂直沟道的左端面齐平，所述的第一栅氧层的右端面与所述的垂直沟道的右端面齐平，所述的第一栅氧层的后端面和所述的垂直沟道的前端面固定且两者呈贴合状态；所述的第一金属层为矩形，所述的第一金属层位于所述的第一栅氧层的前侧，所述的第一金属层的下端面附着在所述的衬底层的上端面上，所述的第一金属层的左端面与所述的垂直沟道的左端面齐平，所述的第一金属层的右端面与所述的垂直沟道的右端面齐平，所述的第一金属层的后端面和所述的第一栅氧层的前端面固定且两者呈贴合状态，所述的第二栅氧层、所述的第三栅氧层、第四栅氧层、第五栅氧层、所述的第二金属层和所述的第三金属层和所述的水平沟道均为矩形，所述的第二栅氧层、所述的第三栅氧层、第四栅氧层、第五栅氧层、所述的第二金属层和所述的第三金属层和所述的水平沟道分别位于所述的垂直沟道的后侧，所述的第二金属层、所述的第二栅氧层、所述的水平沟道、所述的第三栅氧层和所述的第三金属层从上到下层叠，所述的第二金属层、所述的第二栅氧层、所述的水平沟道、所述的第三栅氧层和所述的第三金属层的左端面均与所述的垂直沟道的左端面齐平，所述的第二金属层、所述的第二栅氧层、所述的水平沟道、所述的第三栅氧层和所述的第三金属层的右端面均与所述的垂直沟道的右端面齐平，所述的第二金属层、所述的第二栅氧层、所述的水平沟道、所述的第三栅氧层和所述的第三金属层的后端面位于同一平面，所述的第二栅氧层、所述的水平沟道和所述的第三栅氧层的前端面分别与所述的垂直沟道的后端面固定且呈贴合状态，所述的第四栅氧层位于所述的第二金属层的前侧以及所述的第二栅氧层的上侧，所述的第四栅氧层的前端面与所述的垂直沟道的后端面固定且呈贴合状态，所述的第四栅氧层的后端面与所述的第二金属层的前端面固定且呈贴合状态，所述的第四栅氧层的左端面与所述的第二金属层的左端面齐平，所述的第四栅氧层的右端面与所述的第二金属层的右端面齐...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶浩，汪鹏君，张雪杰，施一剑，李刚，陈博，沈哲宁，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。