[发明专利]用于认知器件的高电阻读出FET

说明书

一种半导体器件包括形成在晶体管结构中的源极区和漏极区。沟道区设置在源极区和漏极区之间。在沟道区上形成包覆层，该包覆层包括半导体材料。在包覆层上形成栅极结构的栅极电介质。

技术领域

本发明一般涉及场效应晶体管(FET)，更具体地说，涉及用于认知器件电路的具有高电阻读出的垂直设置的FET。

背景技术

认知器件电路可以包括神经网络或其他机器学习设备结构。典型的晶体管操作优选较高电流以减少信号延迟。然而，较高电流晶体管器件可能不适合于许多认知器件电路，认知器件电路可能需要较低电流规格以用于适当操作。

因此，在本领域中需要解决上述问题。

发明内容

从第一方面来看，本发明提供了一种半导体器件，包括：形成在晶体管结构中的源极区和漏极区；沟道区，设置在源极区与漏极区之间；形成在沟道区上的包覆层(claddinglayer)，包覆层包括半导体材料；以及形成在包覆层上的栅极结构的栅极电介质。

从另一方面来看，本发明提供了一种半导体装置，包括：衬底；形成在衬底上的交叉开关栅格，该交叉开关栅格包括第一线和横向于所述第一线形成的第二线；形成在交叉开关栅格的第一和第二线的交叉处的晶体管，所述晶体管包括具有比正常(normal)晶体管低的沟道电流的低电流晶体管，所述低电流晶体管包括本发明的半导体器件。

从另一方面来看，本发明提供了一种用于形成半导体器件的方法，包括：在低电流器件区域中的晶体管结构上形成掺杂的包覆层；在在所述低电流器件区中的包覆层上以及在正常器件区中的晶体管结构上形成栅极结构；选择性地蚀刻所述包覆层以使所述包覆层横向凹陷到低于所述栅极电介质，从而在所述低电流器件区中形成用于低电流器件的凹陷；形成填充所述低电流器件中的所述凹陷的间隔物(spacer)；以及在栅极结构的相对侧上形成源极区和漏极区，以在低电流器件区中形成低电流器件，并在正常器件区中形成正常器件。

从另一方面来看，本发明提供了一种用于形成半导体器件的方法，包括：在衬底上形成硬掩模层；将所述硬掩模层和晶体管结构图案化到所述衬底中；从低电流器件区中的晶体管结构上方去除硬掩模；在所述低电流器件区中的所述晶体管结构上生长掺杂的包覆层；从正常器件区去除硬掩模；在所述低电流器件区中的所述包覆层之上以及在所述正常器件区中的所述晶体管结构上形成栅极结构；选择性地蚀刻所述包覆层以使所述包覆层横向凹陷到低于所述栅极电介质，从而在所述低电流器件区中形成用于低电流器件的凹陷；形成填充所述低电流器件中的所述凹陷的间隔物；以及在栅极结构的相对侧上形成源极区和漏极区，以在低电流器件区中形成低电流器件，并在正常器件区中形成正常器件。

从另一方面来看，本发明提供了一种半导体装置，包括：衬底；形成在所述衬底上的交叉开关栅格，所述交叉开关栅格包括第一线和横向于所述第一线形成的第二线；形成在交叉开关栅格的第一和第二线的交叉处的晶体管，所述晶体管包括低电流晶体管，所述低电流晶体管具有比普通晶体管低的沟道电流，所述低电流晶体管包括：源极区和漏极区，所述源极区和所述漏极区设置在所述衬底上；沟道区，设置在所述源极区与所述漏极区之间；形成在沟道区上的包覆层；以及形成在包覆层上的栅极结构的栅极电介质。

根据本发明的实施例，半导体器件包括形成在晶体管结构中的源极区和漏极区。沟道区设置在源极区和漏极区之间。在沟道区上形成包覆层，并且包覆层包括半导体材料。在包覆层上形成栅极结构的栅极电介质。

根据另一实施例的另一种半导体器件包括：衬底；形成在所述衬底上的交叉开关栅格，所述交叉开关栅格包括第一线和横向于所述第一线形成的第二线；以及形成在所述交叉栅格的第一线和第二线的交叉点处的晶体管。晶体管包括具有比正常晶体管低的沟道电流的低电流晶体管。所述低电流晶体管包括设置在所述衬底上的源极区和漏极区、设置在所述源极区和所述漏极区之间的沟道区；形成在沟道区上的包覆层；以及形成在包覆层上的栅极结构的栅极电介质。