[发明专利]一种无结型双栅线隧穿场效应晶体管

说明书

本发明属于半导体器件领域，提供一种无结型双栅线隧穿场效应晶体管，用以提升无结型隧穿场效应晶体管开态电流；本发明隧穿场效应晶体管通过源区金属与漏区金属的功函数与沟道区半导体电子亲和势的差值，在未掺杂或轻掺杂的沟道中通过电学掺杂形成P型掺杂特性源区与N型掺杂特性漏区；改变了传统无结型双栅隧穿晶体管上下对称的双栅结构，使顶层金属栅与底层金属栅具备长度差、即非对称双栅结构，在无结型双栅隧穿场效应晶体管的中引入载流子线隧穿，并以线隧穿为主；同时，可通过增加顶层金属栅的延伸长度，缩短底层金属栅长度来增加顶层金属栅与底层金属栅长度差值，增大晶体管的线隧穿面积，提升载流子隧穿几率，有效提升了器件的开态电流。

技术领域

本发明属于半导体器件领域，涉及一种无结型隧穿场效应晶体管，具体涉及一种能够有效提升开态电流的无结型双栅线隧穿场效应晶体管。

背景技术

随着集成电路工艺的进步，当今超大规模集成电路CMOS工艺中的核心器件仍然是MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)，随着MOSFET特征尺寸不断缩小，带来的短沟道效应较为明显，同时由于MOSFET利用载流子漂移扩散的工作机理的限制，其亚阈值摆幅在常温下始终不能低于60mV/dec，由此增加了集成电路的部分功耗。

为了减小器件的工作电压从而降低集成电路的功耗，寻找亚阈值摆幅突破60mV/dec限制的新型器件成为研究人员研究的热点。近年来研究者们提出了隧穿场效应晶体管(TFET)，隧穿场效应晶体管在工作状态下利用栅极控制反向偏置的PIN结的价带与导带之间发生载流子隧穿实现导通，在室温下其亚阈值摆幅可以低于60mV/dec，并且随特征尺寸缩小带来的短沟道效应不明显，突破了传统场效应晶体管的部分限制，使它可以在未来的低功耗集成电路领域有较好的应用前景。

当前的场效应晶体管采用离子注入形成重掺杂源漏区，随后高温退火工艺会使杂质发生扩散，难以形成隧穿场效应晶体管性能所需的突变结；而无结型隧穿场效应晶体管通过电学掺杂形成源漏区，减少了离子注入与高温退火工艺流程，且不受杂质扩散的影响。但普通无结型隧穿场效应晶体管的载流子隧穿发生在源漏区和沟道区的交界面处，发生隧穿的面积有限，器件的开态电流较小；因此，寻求一种能够提升无结型隧穿场效应晶体管开态电流，使无结型隧穿场效应晶体管满足新一代器件的要求，成为有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种能够提升开态电流的无结型双栅线隧穿场效应晶体管；通过源区金属与漏区金属的功函数与沟道区半导体电子亲和势的差值，在未掺杂或轻掺杂的沟道中通过电学掺杂形成P型掺杂特性源区与N型掺杂特性漏区；对现有技术结构上进行优化改进，改变了传统无结型双栅隧穿晶体管上下对称的双栅结构，增加顶层的金属栅长度或缩短底层金属栅长度，在无结型双栅隧穿场效应晶体管的中引入载流子线隧穿，并以线隧穿为主。同时可通过增加顶层金属栅的延伸长度，同时缩短底层金属栅长度来增加顶层金属栅与底层金属栅长度差值，增大晶体管的线隧穿面积，提升载流子隧穿几率，有效提升了器件的开态电流。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：