[发明专利]分立双矩形栅控U形沟道源漏双隧穿晶体管及其制造方法

说明书

本发明涉及一种分立双矩形栅控U形沟道源漏双隧穿晶体管及其制造方法，所述晶体管具有能够使晶体管源漏两侧同时发生隧穿效应的矩形栅电极结构特征和能够实现源漏互换双向导通的左右对称的结构特征，矩形栅电极对单晶硅薄膜两侧垂直部分形成三面包裹，因此具有较强的栅控能力，可实现低亚阈值摆幅特性；具有能够阻止源漏掺杂区的多数载流子流过晶体管的势垒调控栅结构特征。对比于普通MOSFETs型器件，利用隧穿效应实现更优秀的开关特性；对比于普通的隧穿场效应晶体管，本发明具有普通的隧穿场效应晶体管所不具备的源漏对称可互换的双向开关特性，因此适合推广应用。

技术领域

本发明涉及超大规模集成电路制造领域，具体涉及一种适用于低功耗集成电路制造的具有低泄漏电流的分立双矩形栅控U形沟道源漏双隧穿晶体管及其制造方法。

背景技术

集成电路的基本单元MOSFETs根据摩尔定律的要求，尺寸会变得越来越小，随之而来的不仅仅是在制造工艺上的难度加深，各种不良效应也越发的凸显。如今集成电路设计所采用的MOSFETs型器件由于其工作时自身产生电流的物理机制的限制，其亚阈值摆幅不能低于60mV/dec。而普通隧穿场效应晶体管作为开关型器件使用时，利用载流子在半导体能带之间发生隧穿效应作为电流的导通机制，其亚阈值摆幅要明显优于MOSFETs型器件的60mv/dec极限。然而，普通隧穿场效应晶体管源区和漏区采用不同导电类型的杂质，这种非对称结构特征导致其无法在功能上完全取代具有对称结构特征的MOSFETs型器件。以N型隧穿场效应晶体管为例，如果将其源极和漏极互换，即漏极为低电位，源极为高电位，则隧穿场效应晶体管将始终处于导通状态，导通电流的大小不再能够依靠栅电极而得到良好控制和调节，这使得整个隧穿场效应晶体管的开关特性失效。

发明内容

发明目的

为了有效结合和利用MOSFETs型器件源极、漏极可互换和普通隧穿场效应晶体管低亚阈值摆幅摆幅的优点，解决MOSFETs型器件亚阈值摆幅无法降低和普通隧穿场效应晶体管只能作为单向开关的不足，本发明提出一种分立双矩形栅控U形沟道源漏双隧穿晶体管及其制造方法。该晶体管具有逻辑功能与当前基于MOSFETs集成电路完全兼容的优势特点，源漏两端结构的对称性使其可以通过对源极和漏极的电压互换实现源漏双向对称开关的功能，即具有源漏电极可互换的双向开关特性、此外还具有正反向电流比高、低亚阈值摆幅、高正向导通电流等工作特性。

技术方案

本发明是通过以下技术方案来实现的：