[发明专利]一种具有并联操作功能的TFET器件

说明书

本发明公开了一种具有并联操作功能的TFET器件，包括第一金属栅、第二金属栅、第三金属栅、硅基沟道、第一高K介质栅氧层、第二高K介质栅氧层、第三高K介质栅氧层、源区、漏区、第一阻挡层和第二阻挡层，硅基沟道采用倒L型结构实现，第一金属栅、第二金属栅和第三金属栅位于硅基沟道外侧作为三个独立输入的栅极；优点是结构紧凑，通过三个独立的栅极控制，载流子可以在倒L型的硅基沟道沟道的上沟道、下沟道或者整个沟道通过，使得在这三种状态下的导通电流相当，达到并联操作的功能，从而可以大量减少VLSI电路设计中晶体管的使用数量，进一步简化了VLSI电路的结构，大幅度降低了VLSI电路面积和功耗。

技术领域

本发明涉及一种TFET器件，尤其是涉及一种具有并联操作功能的TFET器件。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，半导体工业已经步入到纳米级工艺节点，而半导体的性能受到各种物理极限的限制。在半导体器件尺度缩放中，由于短沟道效应而产生了一系列问题：如阈值电压的衰减和亚阈值斜率的衰退等，这些问题直接导致了漏电流的显著增加，并最终导致了VLSI电路静态功耗的灾难性增长。而最近Intel公司宣称，他们在10nm工艺节点所制造芯片的晶体管密度达到了每平方毫米1.008亿个，这对晶体管的低功耗和性能的进一步提升有了巨大的要求。隧道场效应晶体管（TFET）是一种新的基于带间隧穿传输机制的晶体管，其亚阈摆幅可以突破60 mV/dec的物理极限，是下一代低功耗器件最有希望的候选者之一。

在VLSI电路(超大规模集成电路）设计领域，为了使得VLSI电路可以高速运行，需要尽量避免晶体管的串联操作，故此在逻辑上更多使用晶体管的并联操作。具有并联操作功能的电路单元在VLSI电路中使用率较高。传统的TFET器件为平面结构，基于传统的TFET器件来设计具有并联操作功能的电路单元，需要采用三个TFET器件才能实现基本功能，最终导致VLSI电路中TFET器件数量庞大，电路结构复杂，电路面积和功耗很大。随着对TFET器件的进一步研究，有人提出了多栅极TFET器件。多栅极TFET器件具有多个独立输入端，增强了栅极控制能力从而可以获得更高的导通电流。多栅极TFET器件当前已引起了强烈的研究兴趣，但是当前所有的研究都局限于双栅极TFET器件方面。基于双栅级TFET器件来设计具有并联操作功能的电路单元，需要采用两个TFET器件才能实现基本功能，与传统的TFET器件相比较，基于双栅极TFET器件来设计的具有并联操作功能的电路单元虽然器件数量上有所减少（由三个减为两个），但是最终VLSI电路中TFET器件数量仍较为庞大，电路结构仍然较为复杂，电路面积和功耗仍然较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有并联操作功能的TFET器件，该TFET器件可以紧凑地实现并联操作功能，从而可以大量减少VLSI电路设计中晶体管的使用数量，进一步简化了VLSI电路的结构，大幅度降低了VLSI电路面积和功耗。