[发明专利]源漏阻变式矩形栅控U形沟道双向晶体管及其制造方法

说明书

本发明涉及一种源漏阻变式矩形栅控U形沟道双向晶体管及其制造方法，本发明所述器件具有矩形栅电极和左右对称的结构特征，具有较强的栅极控制能力并且可以通过调节源漏可互换电极电压控制金属源漏可互换区作为源区或漏区，改变隧穿电流方向。本发明具有低静态功耗和反向泄漏电流、较强的栅极控制能力、低亚阈值摆幅和可实现双向开关功能的优点。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，本发明具有源漏可互换的双向对称开关特性，对比于肖特基势垒晶体管，具有更好的开关特性，本发明在源漏区无需进行掺杂，肖特基势垒易于形成，矩形栅电极可对源漏区进行更好的控制，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源漏阻变式矩形栅控U形沟道双向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，尺寸须变得越来越小，随之产生的问题不仅是制造工艺上难度的增加，器件自身各种由于尺寸变小所引发的不良效应也越发凸显。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，其亚阈值摆幅始终不能低于60mV/dec。

普通穿场效应晶体管作为开关型器件使用时利用的是载流子的隧穿机制，能使普通隧穿场效应晶体管的亚阈值摆幅要优于MOSFETs型器件的60mV/dec极限。然而，基于硅基材料的隧穿场效应晶体管，由于禁带宽度限制，隧穿几率有限，对比MOSFETs型器件，难以产生相同数量级的导通电流，更为严重的是，其源电极和漏电极分别采用不同导电类型的杂质进行掺杂，所形成的非对称结构特征导致其在源电极和漏电极无法实隧现互相对调，因此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，则此时的隧穿场效应晶体管，由于源漏所形成的PN结始终属于正向偏置状态，则栅电极此时无法良好控制导通电流的大小，使得整个隧穿场效应晶体管失效。

肖特基势垒场效应晶体管，利用肖特基势垒隧穿作为导通机理，由于隧穿势垒高度低于隧道场效应晶体管的禁带宽度，可实现更大的隧穿几率，且利用金属作为入射端，在相同面积尺寸下可实现比半导体导带或价带更多的电子入射量，进而获得更大的隧道效应电流密度，因此可以获得比隧穿场效应晶体管更高的导通电流密度。然而通常的肖特基势垒场效应晶体管为实现器件的栅电极开关特性（栅电极正向导通反向截止或反向导通正向截止），要对器件的源区或漏区进行特定导电类型的杂质掺杂，这使得在工艺上难以在源电极和源区之间、漏电极和漏区之间实现良好的肖特基接触，且对源区和漏区的掺杂使得栅电极对漏区和源区的控制能力降低，导致器件的开关性能下降。若不对器件的半导体区域掺杂，则虽在工艺上易于实现源电极和源区、漏电极和漏区之间的肖特基势垒，然而这会使得器件在正向和反向产生不同类型的载流子导通，即栅电极正向偏压和反向偏压下均会使得器件处于导通状态，从而使得栅极失去作为器件开关装置的控制作用。

发明内容

发明目的

对比于当前MOSFETs技术、隧穿晶体管技术和肖特基势垒晶体管技术，为同时实现器件具有低亚阈值摆幅、高正向导通电流的工作特性，和如同MOSFETs器件一样的源电极、漏电极可互换的逻辑功能，弥补当前MOSFETs、隧穿晶体管以及肖特基势垒晶体管技术的种种上述劣势，本发明提出一种源漏阻变式双向开关场效应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，具有源漏电极可互换的双向开关特性、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。