[发明专利]一种无结型场效应晶体管及其制造方法

说明书

一种无结型场效应晶体管，包括无结纳米线，所述无结纳米线包括沿其轴线方向依次定义的源区、沟道区和漏区；环所述沟道区的外周表面全覆盖有栅电介质层，环所述栅电介质层的外周表面全覆盖有栅电极层；由于无结型场效应晶体管源电介质层和漏电介质层分别位于源区的端面和漏区的端面，使得器件在工作时，金属与半导体体硅接触的位置与沟道相距更近，所以源漏电阻降低，从而极大的增大了器件的开态电流，边缘粗糙度造成器件电学特性的波动进一步受到抑制，提高了器件电学特性的稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路应用器件领域，具体涉及一种无结型场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

MOS器件遵循“摩尔定律”，特征尺寸持续按比例微缩，基于PN结的MOS场效应晶体管器件弊端越来越明显：例如，为了减小器件尺寸，使器件的源漏距离不断缩短，造成源漏穿通，产生短沟道效应，使得器件的栅控能力变差，器件性能及可靠性严重退化；现有技术中提出制作超陡PN结的方法防止源漏穿通，以避免短沟道效应，但是，由于掺杂原子难以统计分布且掺杂原子易扩散等原因，在纳米尺度范围内制作超陡PN结异常困难，使得该方法造价高、实用性低。

为克服结型场效应晶体管器件在纳米尺度范围所面临的难以逾越的障碍，提出了无结的纳米线场效应晶体管。目前常用的无结的纳米线场效应晶体管结构有两种，一种是传统的掺杂型无结器件；另一种是基于charge-plasma结构的无结器件。

第一种传统的无结器件是依靠源漏区内部重掺杂，利用栅极偏置电压改变垂直于导电沟道的电场强度，使沟道内的多数载流子累计或者耗尽，从而调制沟道电导控制沟道电流。所述传统的掺杂型无结器件的工作原理与掺杂浓度密切相关，因此非常容易受到掺杂工艺波动的影响，导致掺杂浓度不一致，从而影响到该结构器件的电学性能的稳定性，限制了该结构器件在电路中的应用。

而第二种基于charge-plasma结构的无结器件的摒除了传统的掺杂型无结器件基于掺杂的工作模式，基于charge-plasma结构的无结器件的结构包括无结纳米线，沿所述无结纳米线轴线上定义为源区、沟道区和漏区；所述源区和漏区的外表面全覆盖有源漏金属层，并且源区和漏区与源漏金属之间部分具有源漏介质层，该种器件工作原理是：通过控制源漏金属层与栅极金属层的功函数来调节晶体管的类型，并且通过源漏金属层在源漏区域内部诱导载流子，负责诱导出载流子的金属层与体硅(也就是无结纳米线)之间由源漏电介质隔开，在源漏区表面没有覆盖源漏电介质层的位置形成载流子通路，使得器件工作。由于该种器件的体硅掺杂浓度非常低，因此，该器件不仅抑制了掺杂工艺的影响，而且能达到所需功能，因此，基于charge-plasma结构的无结器件成为无结的纳米线场效应晶体管的主流结构。

但是，相关研究结果表明，目前的基于charge-plasma结构的无结器件开态电流较小并且因个体不同其电学性能差异大，器件电学特性的稳定性有待提高。

发明内容

本发明提供一种无结型场效应晶体管及其制造方法，提高器件电学特性的稳定性。

根据第一方面，一种实施例中提供一种无结型场效应晶体管，包括：

无结纳米线，所述无结纳米线包括沿其轴线方向依次定义的源区、沟道区和漏区；

环所述沟道区的外周表面全覆盖有栅电介质层，环所述栅电介质层的外周表面全覆盖有栅电极层；

所述源区的外表面依次形成有源电介质层和源电极层，所述源电介质层形成于所述源区的端面，所述源电极层形成于所述源区的外周表面和源电介质层上，并全部覆盖所述源区的外表面和源电介质层；

所述漏区的外表面依次形成有漏电介质层和漏电极层，所述漏电介质层形成于所述漏区的端面，所述漏电极层形成于所述漏区的外周表面和漏电介质层上，并全部覆盖所述漏区的外表面和漏电介质层。

可选的，所述源电极层与所述栅电极层之间具有隔离层；所述漏电极层与所述栅电极层之间具有隔离层。