一种隧穿场效应晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公布了一种隧穿场效应晶体管及其制备方法。所述晶体管包括：半导体衬底；第一沟道区和第二沟道区；第一栅叠层区；第二栅叠层区；第一源区；漏区；第二源区；第一栅叠层区中的第一导电层和第二栅叠层区中的第二导电层在沟道区外相连接，构成叉指栅；第三绝缘层；在第三绝缘层中形成第一源区和第二源区上的电极，漏区上的漏电极D和叉指栅上的栅电极G；源电极S。本发明专利技术提出的隧穿场效应器件的工作电流在亚阈区时是隧穿电流，在线性区时为MOS场效应管的电流，驱动电流得到很大的提高。同时，制造工艺与传统工艺兼容；由于采用叉指结构实现，同时第一源区起到了衬底引出的作用，节约了面积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体器件
，具体涉及，该隧穿场效应晶体管的驱动能力与金属-氧化物-半导体场效应晶体管相当。
技术介绍
在集成电路器件技术发展中，器件的尺寸按摩尔(Moore)定律不断缩小；由按比例缩小理论，当沟道长度不断缩小时，短沟道效应愈加明显。这会使得器件泄漏严重，难以满足实际应用要求，甚至不能正常工作。因此，有必要寻求新器件方案来满足未来新一代器件的性能要求。而隧穿场效应晶体管是一种新型工作机制的器件，可以突破亚阈斜率60mV/ dec的局限，同时它可以抑制短沟效应，有效减小泄漏电流。然而，平面工艺下的硅隧穿场效应晶体管的驱动电流小，其驱动电流较MOSFET的低几个数量级，使得其应用的电路性能不足。针对隧穿场效应晶体管驱动电流小的这一问题，领域内提出了一些解决方案采用高K 值的栅绝缘介质材料，采用双栅结构，采用非硅材料的半导体，采用异质结结构等。但这些方案在有限地提高器件的驱动电流的同时也会导致其泄漏电流上升，牺牲了器件的性能。图1 (a)是平面的隧穿场效应晶体管(TFET)剖面图；图1 (b)是传统的金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)剖面图。两者的结构相本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种隧穿场效应晶体管，其特征在于，包括：１）具有第一种掺杂类型的半导体衬底（２１０）；２）在半导体衬底上形成的与第一栅叠层区对应的第一沟道区（２０８）和与第二栅叠层区对应的第二沟道区（２０９）；３）在第一沟道区（２０８）上形成的覆盖整个沟道区的第一栅叠层区，所述第一栅叠层区至少包含第一绝缘层（２０４）和一个导电层（２０６）；４）在第二沟道区（２０９）上形成的覆盖整个沟道区的第二栅叠层区，所述第二栅叠层区至少包含第二绝缘层（２０５）和第二导电层（２０７）；５）在半导体衬底上，在第一沟道区（２０８）的非漏区的一侧形成的具有第一种掺杂类型且为重掺杂的第一源区（２０１）；６）在半导体衬底上，在第一...

【技术特征摘要】
1.一种隧穿场效应晶体管，其特征在于，包括1)具有第一种掺杂类型的半导体衬底O10)；2)在半导体衬底上形成的与第一栅叠层区对应的第一沟道区(208)和与第二栅叠层区对应的第二沟道区(209)；3)在第一沟道区(208)上形成的覆盖整个沟道区的第一栅叠层区，所述第一栅叠层区至少包含第一绝缘层(204)和一个导电层Q06)；4)在第二沟道区(209)上形成的覆盖整个沟道区的第二栅叠层区，所述第二栅叠层区至少包含第二绝缘层(20 和第二导电层O07)；5)在半导体衬底上，在第一沟道区O08)的非漏区的一侧形成的具有第一种掺杂类型且为重掺杂的第一源区O01)；6)在半导体衬底上，在第一沟道区(208)和第二沟道区(209)之间形成的具有第二种掺杂类型的漏区(202)；7)在第二沟道区O09)的非漏区的一侧形成的具有第二种掺杂类型的第二源区 (203)；8)第一栅叠层区中的导电层(206)和第二栅叠层区中的第二导电层(207)在沟道区外相连接，构成叉指栅；9)覆盖在第一源区001)、第二源区003)、漏区002)、第一栅叠层区和第二栅叠层区上的第三绝缘层；10)在第三绝缘层中形成第一源区(201)和第二源区(20 上的电极，漏区(20 上的漏电极D和叉指栅上的栅电极G ；11)用电极互连层互连的第一源区(201)和第二源区(20 的电极形成最终的源电极S。2.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述半导体衬底是单晶硅、多晶硅、绝缘材料上的硅、或其他半导体材料。3.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征在于，第一绝缘层(204)和第二绝缘层O05)的绝缘材料是氧化硅、氧化铪、氧化钽、氧化镧、氧化氟。4.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征在于，第一导电层(206)和第二导电层O07)的导电材料是掺杂的多晶硅、氮化钛、氮化钽、铝、铜、镍或钼。5.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征在于，第三绝缘层的绝缘材料是氧化硅或氮化硅。6.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征在于，电极的导电材料是铝、铜或钨。7.如权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其特征在于，3)中所述第一栅叠层区还包括第二个导电层O06b)。8.—种权利要求1所述隧穿场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括1)提供一个具有第一种掺杂类型的半导体衬底；2)淀积形成第一层光刻胶；3)掩膜曝光光刻出第二沟道区O09)(或包含第二沟道区(209)的阱区)的图形；4)离子注入形成第一种掺杂类型的杂质的第二沟道区009)(或包含第二沟道区(209)的阱区)，实现阈值电压调整；5)第一层光刻胶剥离；6)氧化或淀积形成第一层绝缘薄膜；7)淀积第一种导电薄膜；8)淀积形成第二层光刻胶；9)掩膜曝光刻蚀形成第一栅叠层区和第二栅叠层区，并形成叉指栅；；10)淀积形成第三层光刻胶；11)掩膜曝光光刻出对漏区(20 和第二源区(20 进行离子注入所需的图形；12)离子注入形成第二种掺杂类型的漏区(20 和第二源区(203)；13)第三层光刻胶剥离；14)淀...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄如，邱颖鑫，詹瞻，黄芊芊，毛翔，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11