隧道场效应晶体管制造技术

本公开涉及微电子晶体管制造领域，尤其涉及具有提高的导通电流电平而不具有相应增大的截止电流电平的隧道场效应晶体管的制造，这是通过在隧道场效应晶体管的源极与本征沟道之间添加过渡层来实现的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】隧道场效应晶体管
技术介绍
本描述的实施例一般涉及微电子器件制造领域，尤其涉及隧道场效应晶体管的制造。附图说明本公开的主题在说明书的结论部分被特别指出并清楚要求保护。本公开的前述及其它特征根据以下描述和所附权利要求并结合附图将变得更加完全地明显。应理解，附图仅描绘了根据本公开的几个实施例，因而不应被视为对其范围的限制。通过使用这些附图将利用附加特性和细节来描述本公开，使得本公开的优点可被更容易地确定，在附图中：图1a示出本领域已知的隧道场效应晶体管的示图。图1b是本领域已知的图1a的隧道场效应晶体管处于“截止”状态下的一般曲线图。图1c是本领域已知的图1a的隧道场效应晶体管处于“导通”状态下的一般曲线图。图2示出根据本描述的实施例的隧道场效应晶体管的示图。图3是根据本描述的实施例的处于“截止”状态下的图2隧道场效应晶体管的曲线图。图4是根据本描述的实施例的处于“导通”状态下的图2隧道场效应晶体管的曲线图。图5是图2的隧道场效应晶体管的导带的曲线图，其中在接近过渡层处存在突变。图6示出根据本描述的实施例的利用多层过渡层使突变平滑的示图。图7示出根据本描述的实施例的便携式电子设备的实施例。图8示出根据本描述的实施例的计算机系统的实施例。图9是根据本描述的实施例的电子系统的框图。具体实施方式下面的详细描述参照附图，附图以例示方式示出可实践所要求保护的主题的特定实施例。充分详细地描述这些实施例，以使本领域技术人员将该主题投入实践。要理解，各实施例尽管是不同的，但不一定是相互排斥的。例如，这里结合一个实施例描述的特定特征、结构或特性可在其它实施例中实现而不脱离所要求保护的主题的精神和范围。另外应理解，可修改各公开实施例中的各个要素的位置或配置而不脱离所要求保护的主题的精神和范围。因此，下面的详细描述不具有限定意义，并且主题的范围仅由适当解释的所附权利要求连同这些权利要求被授权的等效物的全部范围来定义。在附图中，相同的附图标记指代若干视图中的相同或类似的元件或功能，并且附图中元件并不一定彼此按比例绘制，个别元件可被放大或缩小以便在本描述的上下文中更容易理解这些元件。本描述的实施例一般涉及微电子晶体管制造领域，尤其涉及具有提高的导通电流电平而不具有相应增大的截止电流电平的隧道场效应晶体管的制造，这是通过在隧道场效应晶体管的源极结构与本征沟道之间添加过渡层来实现的。图1a示出本领域已知的隧道场效应晶体管的示图，且图1b和图1c示出其操作的理想化曲线图。如图1a所示，隧道场效应晶体管100可包括由本征沟道130隔开的源极结构110和漏极结构120，且具有邻近本征沟道130形成的栅极140。参见图1a和图1b，当隧道场效应晶体管100处于“截止”状态下时，漏极结构120处的电压（“Vd”）可为正，且栅极140处的电压（“Vg”）可基本上为零。在该“截止”状态下，电子将不会流过源极结构110和漏极结构120之间的本征沟道130。如图1c所示，当晶体管处于“导通”状态下时，漏极120处的电压（“Vd”）为正，且栅极140处的电压（“Vg”）为正。在该“导通”状态下，电子流过（用箭头150区别）源极结构110和漏极结构120之间的本征沟道130，因为栅极140的电压（“Vg”）将本征沟道130的带隙（“Bc”）相对于带隙（“Bs”）移位，这使电子流动。本领域技术人员将会理解，隧道场效应晶体管可用于获得比常规金属上硅场效应晶体管（MOSFET）更高的导通电流/截止电流。隧道场效应晶体管可获得更低的截止电流以及更陡峭的亚阈值斜率，这可能是低工作电压和低功率应用所需要的。但是，维持高的导通电流可能是困难的。增大导通电流的一种方法是向更低带隙、更低有效质量的系统迁移。尽管这将会用来增大导通电流，截止状态电流由于增大的泄漏而变差。在隧道场效应晶体管100中，导通电流（“Ion”）和截止电流（“Ioff”）由不同于传统金属上硅场效应晶体管（“MOSFET”）的参数来支配。隧道场效应晶体管100的导通电流可通过载流子（即，电子或空穴）的有效质量、在源极结构110与本征沟道130之间的结处的电场以及有效带隙（本征沟道130的导带（“Ec”）与n型隧道场效应晶体管的源极结构的价带（“Ev”）之间的能量差，或者沟道的价带（“Ev”）与源极的导带（“Ec”）之间的能量差）来限定。截止电流（“Ioff”）通过载流子从源极结构110到漏极结构120的反向注入（反之亦然）、任何雪崩载流子产生以及额外载流子的生成来限定，对于理想的隧道场效应晶体管，可使用窄带隙源极（“Bs”）和宽带隙沟道（“Bc”）,如图1a和图1b示出的能带图中所示。另外，对材料的选择可能影响隧道场效应晶体管的导通电流和截止电流。表1概述了两个III-V族隧道场效应晶体管的参数。表1中的第一示例具有由镓（“Ga”）、砷（As）和锑（Sb）的合金（“GaAsSb”）制成的源极结构110以及由磷化铟（“InP”）形成的本征沟道130。选择磷化铟来形成宽带隙（“Bc”）沟道会将有效带隙限制为约0.54eV。为了获得更小的有效带隙，磷化铟本征沟道130可被更小带隙系统替代，例如铟（In）、镓（Ga）和砷（As）的合金（“InGaAs”）。但是，这样做会牺牲Ioff。源极材料源极EG(eV)沟道材料沟道EG(eV)隧道EG(eV)ΔEc(ev)GaAsSb0.72InP1.350.540.18GaAsSb0.72InGaAs0.740.250.47表1图2示出本描述的一个实施例，其中过渡层210可在源极结构110和本征沟道130之间形成，并且可与源极结构110和本征沟道130隔开，以形成隧道场效应晶体管200（与源极结构110和漏极结构130的连接未示出）。过渡层210可有效地增大导通电流，而对截止电流的影响可忽略。在一个实施例中，隧道场效应晶体管200可由化学元素周期表的III、IV和V族中的半导体元素制成，包括但不限于铝、锑、砷化物、镓、锗、锡、铟、氮、硅以及磷。在本描述的实施例中，源极结构110可以是镓/砷/锑合金（GaAsSb），过渡层210可以是砷化铟（InAs），且本征沟道130可以是磷化铟(InP)。在本描述的另一实施例中，源极结构110可以是镓/砷/锑合金（GaAsSb），过渡层210可以是铟镓砷化物合金（InGaAs），且本征沟道130可以是磷化铟(InP)。在本描述的又一实施例中，源极结构110可以是铟/镓/砷合金（InGaAs），过渡层210可以是砷化铟（InAs），且本征沟道130可以是磷化铟(InP)。在本描述的再一实施例中，源极结构110可以是铟/镓/砷合金（InGaAs），过渡层210也可以是铟含量高于源极结构110的铟/镓/砷合金（InGaAs）的铟/镓/砷合金（InGaAs），且本征沟道130可以是磷化铟(InP)。应理解，源极结构110、过渡层210和本征沟道130的合金中的每一种成分可具有相对于每个合金内另一成分的任意适当原子百分比。过渡层210可由单个层或多个层组成。此外，过渡层210可足够薄，使得过渡层210不需要与源极结构110或本征沟道130晶格匹配来防止缺陷。而且，过渡层210可被掺杂，如本领域技术人员将会理解的。图3和图4示出处于截止状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.17 US 12/972,0571.一种隧道场效应晶体管，包括：源极结构；邻近所述源极结构的过渡层，由多个层形成；邻近所述过渡层的本征沟道；以及邻近所述本征沟道的漏极结构，其中，所述过渡层的多个层中的第一层邻近所述源极结构形成第一异质结，所述过渡层的多个层中的第二层邻近所述第一层形成第二异质结，以及所述过渡层的多个层中的第二层邻近所述本征沟道形成第三异质结。2.如权利要求1所述的隧道场效应晶体管，其特征在于，所述源极结构是铝、锑、砷化物、镓、铟、氮或磷的合金。3.如权利要求2所述的隧道场效应晶体管，其特征在于，所述源极结构是镓/砷/锑合金。4.如权利要求2所述的隧道场效应晶体管，其特征在于，所述源极结构是铟/镓/砷合金。5.如权利要求1所述的隧道场效应晶体管，其特征在于，所述过渡层是铝、锑、砷化物、镓、铟、氮或磷的合金。6.如权利要求2所述的隧道场效应晶体管，其特征在于，所述过渡层是砷化铟。7.如权利要求2所述的隧道场效应晶体管，其特征在于，所述过渡层是铟/镓/砷化物合金。8.如权利要求1所述的隧道场效应晶体管，其特征在于，所述本征层是铝、锑、砷化物、镓、铟、氮或磷的合金。9.如权利要求2所述的隧道场效应晶体管，其特征在于，所述本征层是磷化铟。10.如权利要求2所述的隧道场效应晶体管，其特征在于，所述本征层是由多个层形成的。11....

【专利技术属性】
技术研发人员：B·楚昆古，G·德威，M·拉多萨佛杰维科，N·穆克赫吉，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：
国别省市：