[发明专利]隧道场效应晶体管及其制作方法

说明书

本发明提供一种隧道场效应晶体管及其制作方法，包括：衬底；P型硅烯层和N型硅烯层，P型硅烯层与N型硅烯层形成叠层结构；位于叠层结构上的栅极结构；分别位于栅极结构两侧的P型硅烯层、N型硅烯层上的电极，用于与P型硅烯层、N型硅烯层构成源极或漏极。本发明还提供一种隧道场效应晶体管的制作方法，包括：提供衬底；形成P型硅烯层和N型硅烯层，使P型硅烯层与N型硅烯层在两者交界处相互交叠且接触形成叠层结构；在叠层结构上形成栅极结构；分别在栅极结构两侧的P型硅烯层、N型硅烯层上形成电极，用于与P型硅烯层、N型硅烯层构成源极或者漏极。本发明隧道场效应晶体管具有更大的隧穿面积，性能也得到了一定程度的提升。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种隧道场效应晶体管及其制作方法。

背景技术

为了适应对于半导体器件的日益增长的性能要求，半导体制造领域发展新的技术以获得更理想的性能，例如：隧道场效应晶体管(The tunneling field-effecttransistor,TFET)因自身优良的性能，开始部分地代替现有的金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)。

常规的隧道场效应晶体管为在低掺杂的本征半导体材料的衬底上形成栅极以及源漏区。当在栅极上施加电压时，栅极下方的沟道区表面形成电子积累层和耗尽层，电子能带向下弯曲，源区或者漏区的价带与沟道区的导带发生交叠，电子将会有一定几率从源区或者漏区的价带隧穿到沟道区的导带。

由于隧道场效应晶体管的隧穿基于量子效应，不再受亚阈斜率限制，其很多特性都优于传统的MOSFET晶体管。例如，能够更好地抑制短沟道效应、相比之下更高的工作频率以及相对更小的功耗等。

另一方面，现有技术也采用新型材料来满足半导体器件的性能要求。一种以碳原子为基础的新型材料——石墨烯由于其自身良好的电子迁移率等特性而备受业界关注。

但是，石墨烯自身的能带构造比较特殊，为价电子带与传输带通过一个Dirac点相接的特殊构造。这种构造缺乏载流子，导致电阻值急剧增大，且没有带隙又意味着无法制作出必须进行开关动作的逻辑电路。因此，石墨烯仍难以大范围地运用于半导体制造中。

所以，如何制造出性能更加良好的隧道场效应晶体管，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种隧道场效应晶体管及其制作方法，以形成性能更加良好的隧道场效应晶体管。

为解决上述问题，本发明提供一种隧道场效应晶体管，包括：

衬底；

位于所述衬底上的P型硅烯层和N型硅烯层，所述P型硅烯层与N型硅烯层在两者交界处相互交叠且接触形成叠层结构；

位于所述叠层结构上的栅极结构；

分别位于所述栅极结构两侧的P型硅烯层、N型硅烯层上的电极，用于与所述P型硅烯层、N型硅烯层构成源极或者漏极。

可选的，所述衬底上还形成有绝缘层，所述P型硅烯层以及N型硅烯层形成于所述绝缘层的表面。

可选的，所述绝缘层的厚度在10～1000纳米的范围内。

可选的，所述绝缘层为二氧化硅绝缘层。

可选的，所述栅极结构包括：形成于所述叠层结构上的栅介质层，形成于所述栅介质层上的栅极，以及，形成于所述栅极的侧壁的侧墙。

可选的，所述栅极材料为锗。

可选的，所述侧墙为氮化物侧墙。

可选的，所述衬底为硅衬底。