[发明专利]隧穿场效应晶体管

说明书

本发明公开了一种隧穿场效应晶体管，包括连接于栅电极、源电极和漏电极之间的：源区、沟道区和漏区，源区和所述漏区之间被沟道区隔离开，源电极为欧姆接触电极并与源区形成欧姆接触，漏电极为欧姆接触电极并与漏区形成欧姆接触；其中，晶体管还包括浮空设置的金属材料的第一肖特基电极，所述第一肖特基电极与所述源区形成肖特基接触，且所述第一肖特基电极设置于靠近所述源区和沟道区之间的接触面的位置，本发明在传统的TFET器件基础上设计由肖特基电极和源电极构成的新型源电极结构，其中的高功函数金属材料的浮空肖特基接触电极，可以有效地抬升肖特基接触电极下的能带，增大源区价带和沟道区导带之间的能带重叠区，减小隧穿距离，提高开态电流。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及一种隧穿场效应晶体管。

背景技术

随着半导体器件特征尺寸的不断缩小，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件受亚阈值摆幅极限值(60mV/dec)、高关态电流、短沟道效应等限制，降低工作电压将无法达到降低功耗的效果。由于隧穿场效应晶体管(tunneling field-effect transistor，TFET)的工作原理是带–带隧穿的物理机制，有更低的亚阈值摆幅和关态电流，因此它被视为纳米级MOSFET最有力的竞争者之一。但是TFET的低开态电流大大限制了它的应用，因此如何提高TFET的开态电流是目前亟待解决的问题。

目前，为了提高TFET的开态电流，研究人员从栅工程、源区工程、材料工程等能带工程方面开展了大量研究工作，很多新型结构的TFET器件被提出：1)双物质栅结构，在靠近源端处栅电极采用较小功函数的金属材料，靠近漏端处栅电极采用较大功函数的金属材料；2)双栅结构，增强了栅极对隧穿势垒的调控作用；3)绕源区采用较大功函数的金属材料结构；4)沟道区靠近隧穿结的重掺杂薄层结构；5)源区和沟道区采用不同半导体材料的异质结构；6)采用高介电常数(高k)的栅介质层结构，等等。以上这些结构增大源区价带和沟道区导带之间的能带重叠区、减小隧穿距离，提高了开态电流。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述如何提高TFET的开态电流的问题，提供一种隧穿场效应晶体管。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种隧穿场效应晶体管，包括连接于栅电极、源电极和漏电极之间的：源区、沟道区和漏区，所述源区和所述漏区之间被所述沟道区隔离开，所述源电极为欧姆接触电极并与源区形成欧姆接触，漏电极为欧姆接触电极并与漏区形成欧姆接触；

其中，所述晶体管还包括浮空设置的金属材料的第一肖特基电极，所述第一肖特基电极与所述源区形成肖特基接触，且所述第一肖特基电极设置于靠近所述源区和沟道区之间的接触面的位置。

可选的，所述沟道区的上侧设置第一栅介质层，所述第一栅介质层的上侧设置第一栅电极，所述沟道区的下侧设置第二栅介质层，所述第二栅介质层的下侧设置第二栅电极，所述第一栅电极和第二栅电极具有相同的功函数，第一栅电极、第一栅介质层、沟道区、第二栅介质层、第二栅电极五者的两端均对齐，所述源区和漏区分设在所述沟道区的左右两侧，所述源电极设置在所述源区的左侧，所述漏电极设置在所述漏区的右侧；

其中，所述第一肖特基电极的数量为两个，且两个所述第一肖特基电极分设在所述源区的上下两侧。

可选的，所述源区为P型重掺杂且所述漏区为N型重掺杂，或者所述源区为N型重掺杂且所述漏区为P型重掺杂；所述沟道区为N型弱掺杂或者P型弱掺杂。

可选的，所述源区的掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3，所述沟道区的掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3，所述漏区的掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3。

可选的，所述晶体管还包括浮空设置的金属材料的第二肖特基电极，所述第二肖特基电极与所述漏区形成肖特基接触，且所述第二肖特基电极设置于靠近所述漏电极的位置。