[發明專利]無結納米線場效應晶體管

無效

• 申請號: 201110424189.3
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102544073A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 樓海君;林信南;何進
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院;深港產學研基地
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種分裂環柵無結納米線場效應晶體管。

背景技術

集成電路的發展一直按照摩爾定律的指引，使得集成電路密度更高、功耗更小、能夠實現的功能越多，而這一切都離不開器件尺寸縮小和性能的提高。但是隨著器件尺寸的不斷縮小，特別是器件進入深納米尺度，器件的各種二級效應，例如短溝道效應、漏致勢壘降低效應等，導致器件性能下降。因此為了抑制短溝道等不良效應，提高器件性能，許多新型的器件結構被不斷提出，例如雙柵器件、三柵器件、魚鰭式場效應晶體管、環柵納米線器件等。而其中納米線場效應晶體管因為優良的柵控能力，使得短溝道效應和漏致勢壘降低效應影響降低。但是，同時器件的縮小導致很難形成明顯源漏與溝道的勢壘結，并且在低濃度的溝道摻雜濃度下，摻雜的變化對器件性能的影響很大，因此無結的納米線場效應晶體管應運而生，并備受關注。

現有的無結型納米線場效應晶體管的電流驅動能力和跨導性能已經不能滿足日益提高的需求，有必要做進一步的結構改進，以提高器件的電流的驅動能力。

發明內容

本發明要解決的主要技術問題是提供一種無結納米線場效應晶體管，提高了電流的驅動能力。

為解決上述技術問題，本發明提供一種無結納米線場效應晶體管，包括溝道、源區和漏區，所述源區設置在溝道的一端，所述漏區設置在溝道的另一端，所述溝道的外表面覆蓋有柵氧化層，所述柵氧化層的表面覆蓋有柵電極層，所述柵電極層包括接近源區的第一柵電極層和接近漏區的第二柵電極層。

優選一實施例中，所述第一柵電極層的功函數大于第二柵電極層的功函數。

優選一實施例中，所述溝道、源區和漏區三者的摻雜材料、摻雜濃度和摻雜類型相同。

優選一實施例中，所述溝道、源區和漏區三者的摻雜類型均為N型或者均為P型。

優選一實施例中，摻雜類型為N型時，摻雜材料為磷或砷。

優選一實施例中，摻雜類型為P型時，摻雜材料為硼。

優選一實施例中，所述源區和溝道接觸處的截面兩者之間相同，所述漏區和溝道連接處的截面兩者之間相同。

優選一實施例中，所述柵氧化層為厚度為1-2納米的氧化硅。

優選一實施例中，所述溝道的形狀為圓柱，所述源區、漏區的形狀為圓柱或者圓臺。

優選一實施例中，所述溝道、源區以及漏區的形狀為棱柱。

與現有技術相比，本發明實施例引入分裂柵結構，使得無結納米線場效應晶體管的載流子在溝道中速度提高，從而使得開態電流增大，不考慮閾值電壓的影響，同時也使得器件的關態電流變小，并且屏蔽了漏極對器件的影響，使得漏致勢壘降低效應明顯減弱，提高了電流的驅動能力。同時，分裂柵的引入使得無結納米線場效應晶體管在低壓時的跨導特性明顯提高。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的一種無結納米線場效應晶體管截面示意圖；

圖2為本發明實施例提供的一種無結納米線場效應晶體管截面示意圖；

圖3為本發明實施例提供的一種無結納米線場效應晶體管截面示意圖；

圖4為本發明實施例提供的一種無結納米線場效應晶體管截面示意圖；

圖5為溝道長度為40納米，分裂柵結構對晶體管溝道區電勢分布的影響的曲線圖；

圖6為溝道長度為40納米，分裂柵結構對晶體管溝道區電場分布的影響的曲線圖；

圖7為柵長度不同時，分裂柵結構對器件電流特性的影響曲線圖；

圖8為溝道長度固定為40納米，分裂柵結構中兩個柵長度變化對器件漏致勢壘降低效應和亞閾值斜率特性的影響曲線圖；

圖9為溝道長度固定為40納米，分裂柵結構中兩個柵的功函數差變化對器件電流特性的影響曲線圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細描述。

請一并參閱圖1至圖4所示，圖1至圖4為本發明實施例提供的一種無結納米線場效應晶體管截面示意圖，圖中無結納米線場效應晶體管包括溝道1、源區2和漏區3，源區2設置在溝道1的一端，漏區3設置在溝道1的另一端，溝道1的外表面覆蓋有柵氧化層4，柵氧化層4的表面覆蓋有柵電極層5。本實施例中引入分裂柵結構，柵電極層5包括接近源區2的第一柵電極層51和接近漏區3的第二柵電極層52。