[發明專利]一種無結場效應晶體管

有效

• 申請號: 201210232954.6
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN102779851A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 樓海君;林信南;李冰華;何進
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/08;H01L29/10
• 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

本發明涉及一種晶體管，特別是涉及一種金屬氧化物無結場效應晶體管。

背景技術

半導體器件的迅猛發展要求器件的尺寸不斷的縮小化，因而對材料的要求越來越高。現有的場效應晶體管源區（或漏區）的摻雜類型和濃度分別與溝道區的不一致，它們中的PN結之間會形成一個勢壘結，例如：NMOS是N+PN+，PMOS是P+NP+。隨著器件尺寸的不斷縮小，器件性能受閾值電壓漂移、泄漏電流增加等效應的影響愈加明顯。因此絕緣片上硅、雙柵、三柵和環柵等新型器件結構隨之被提出用來提高柵控能力以抑制短溝道等不良效應。由于器件的進一步縮小，使得要實現突變的摻雜變得越來越困難，這種困難不僅是來自實現工藝的控制，而且因為電子和空穴的區域化半徑為幾個納米，從物理本質上就限定了摻雜濃度變化的極限幅度。因而源漏區和溝道摻雜類型和濃度一致的無結器件被視為用來克服摻雜突變和熱平衡問題，同時無結器件具有良好的短溝道效應，在幾個納米尺寸下仍然可以工作。

無結器件因為源漏區的摻雜類型和濃度分別與溝道區的一致，在器件開啟以后，較大的電壓降會發生在源漏區，并且此時的開啟電壓也與源漏區的長度有關，也即源漏區長度的變化會導致無結器件性能的變化，因而源漏區嚴重影響無結器件的性能的穩定性。同時由于源漏區的摻雜濃度僅僅跟溝道區的一致，注入效率明顯受影響，而相對傳統的無結器件而言，溝道區摻雜濃度又比較高，使得載流子遷移率受影響，也一定程度上影響了無結器件的電流驅動能力。因此無結器件的穩定性和電流驅動能力還需要進一步的提升。

發明內容

本發明提出了一種可以提升電流驅動能力和提高穩定性的無結場效應晶體管。

為此本發明采用了如下技術方案：一種無結場效應晶體管，包括源區、溝道區和漏區，所述源區和漏區分別形成在溝道區兩端，所述溝道區與漏區的摻雜類型一致，所述溝道區與漏區的濃度一致，所述源區為使得源區與所述溝道區形成無勢壘結的金屬硅化物。

所述金屬硅化物的源區摻雜有稀有金屬，所述稀有金屬的含量使源區與溝道區形成無勢壘結。

所述源區的金屬硅化物具體為鎳硅化合物。

所述源區的稀有金屬具體為鐿或者鉺。

所述溝道與漏區為高摻雜的硅。

所述溝道區和漏區的摻雜濃度在3*10¹⁹cm^-3-8*10¹⁹cm^-3之間。

所述晶體管還包括柵電極層，所述柵電極金屬的功函數范圍為4-5.5電子伏。

所述晶體管還包括柵介質層，所述柵介質層為等效厚度為1-2納米的高介電常數的氧化物或者1-2納米的二氧化硅。

所述金屬無結場效應晶體管的結構是絕緣層上硅結構或雙柵或三柵或環柵結構。

本發明的有益效果為：源區與溝道區形成的無勢壘結使得無結器件呈導通特性，其源區的電阻大大減小，電流驅動能力比一般的無結器件明顯大得多，進而提升了無結器件的電流驅動能力。且隨著源漏區長度的變化，此無結器件性能差異很小，因此改善了無結器件性能的穩定性。為器件的進一步縮小和在集成電路中的應用提供一種新思路和方案。

附圖說明

圖1為實施例1中的一種無結雙柵效應晶體管的結構示意圖；

圖2為實施例1中不同源漏區長度的兩種無結器件源漏電壓隨著源漏電流變化的對比圖；

圖3為實施例1中不同的源漏區長度對兩種無結雙柵器件的源漏電流的影響示意圖；

圖4為實施例1中不同的源漏電壓，不同的源漏區長度對兩種無結雙柵器件電流驅動能力的影響示意圖；

圖5為實施例1中不同源漏區長度對兩種無結雙柵器件泄漏電流的影響示意圖；

圖6為實施例2中的一種無結絕緣層上硅效應晶體管的結構示意圖；

圖7為實施例3中的一種無結三柵效應晶體管的結構示意圖；

圖8為實施例4中的一種無結環柵效應晶體管的結構示意圖。

具體實施方式

下面通過具體的實施例并結合附圖對本發明作進一步詳細的描述。