[发明专利]超陡平均亚阈值摆幅鳍式隧穿场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超陡平均亚阈值摆幅鳍式隧穿场效应晶体管及其制备方法。本发明的隧穿场效应晶体管包括：衬底、源区内层、源区外层、栅叠层、漏区和沟道区内层和沟道区外层；本发明的超陡平均亚阈值摆幅鳍式隧穿场效应晶体管通过器件结构显著改善了器件转移特性，有效降低了器件的平均亚阈斜率，同时保持了陡直的最小亚阈斜率；本发明制备工艺简单，制备方法完全基于标准的CMOS IC工艺，能有效地在CMOS集成电路中集成TFET器件，还可以利用标准工艺制备由TFET组成的低功耗集成电路，极大地降低了生产成本，简化了工艺流程。

技术领域

本发明涉及场效应晶体管逻辑器件，具体涉及一种超陡平均亚阈值摆幅鳍式隧穿场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

在过去五十年以来，半导体行业的不断发展使得集成电路芯片的性能不断提升，但是随着器件尺寸的不断变小，系统的功耗逐渐增大，这一问题已经成为减缓器件尺寸进一步缩小的主要原因。由于亚阈值斜率在室温条件下存在60mV/dec的理论极限值，使得传统MOSFET器件难以通过持续降低工作电压V_DD来降低功耗。为了适应集成电路的未来发展趋势，新型超低功耗器件的研究开发引起广泛关注。隧穿场效应晶体管(TFET，TunnelingField-Effect Transistor)采用栅控源区与沟道之间的带带隧穿宽度，以此控制源端价带电子隧穿到沟道导带(或沟道价带电子隧穿到源端导带)形成隧穿电流。不同于MOSFET器件的扩散漂流的导通机制，这种新型的电流导通机制可以实现陡峭的亚阈值斜率，在室温条件下理论上可以实现低于60mV/dec的亚阈值斜率，使其成为一种非常有发展潜力的新型低功耗器件。

但是不同于MOSFET，TFET器件的转特曲线的亚阈斜率存在退化现象，导致TFET器件难以实现较低的平均亚阈值斜率SS_avg，这使得器件低于60mV/dec的区域较小。对于超低功耗电路的电路应用，除了较小的亚阈斜率SS_min，器件的平均亚阈值斜率SS_avg也是一种非常重要的性能指标。因此，对于TFET器件，如何抑制亚阈值斜率退化，成为需要迫切解决的问题。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种超陡平均亚阈值摆幅鳍式隧穿场效应晶体管及制备方法；本发明的隧穿场效应晶体管可以有效改善常规隧穿场效应晶体管转移特性中亚阈特性退化的问题，使得器件在工作时可以实现较小的亚阈值斜率，并且同时保持较小的平均亚阈值斜率。

本发明的一个目的在于提出一种超陡平均亚阈值摆幅鳍式隧穿场效应晶体管。