[發明專利]導電類型可調源漏阻變式雙側折疊柵晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201711048155.2
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107799607B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 靳曉詩;馬愷璐;劉溪
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

本發明涉及導電類型可調源漏阻變式雙側折疊柵晶體管及其制造方法，本發明所述器件具有可實現P型導電類型與N型導電類型可自由切換功能和雙向開關功能。具有低靜態功耗、低反向泄漏電流、較強柵極控制能力和低亞閾值擺幅的優點。對比于普通MOSFETs型器件，利用肖特基勢壘隧穿效應實現更優秀的亞閾值特性和開關特性，降低晶體管的靜態功耗；對比于普通的隧穿場效應晶體管，本發明具有普通的隧穿場效應晶體管所不具備的源漏對稱可互換的雙向開關特性，實現了各種現有晶體管技術所無法實現的P型導電類型與N型導電類型可自由切換功能，因此為集成電路設計單元提供了更廣泛和多樣的邏輯功能，適合推廣應用。

技術領域

本發明涉及超大規模集成電路制造領域，具體涉及一種適用于低功耗集成電路制造的具有低泄漏電流的導電類型可調源漏阻變式雙側折疊柵晶體管及其制造方法。

背景技術

普通隧穿場效應晶體管作為開關型器件使用時利用的是載流子的隧穿機制，能使普通隧穿場效應晶體管的亞閾值擺幅要優于MOSFETs型器件的60mV/dec極限。然而，基于硅基材料的隧穿場效應晶體管，由于禁帶寬度限制，隧穿幾率有限，對比MOSFETs型器件，難以產生相同數量級的導通電流，更為嚴重的是，其源電極和漏電極分別采用不同導電類型的雜質進行摻雜，所形成的非對稱結構特征導致其在源電極和漏電極無法實現互相對調，因此無法在功能上完全取代具有對稱結構特征的MOSFETs型器件。以N型隧穿場效應晶體管為例，如果將其源極和漏極互換，即漏極為低電位，源極為高電位，則此時的隧穿場效應晶體管，由于源漏所形成的PN結始終屬于正向偏置狀態，則柵電極此時無法良好控制導通電流的大小，使得整個隧穿場效應晶體管失效。

肖特基勢壘場效應晶體管，利用肖特基勢壘隧穿作為導通機理，由于隧穿勢壘高度低于隧道場效應晶體管的禁帶寬度，可實現更大的隧穿幾率，且利用金屬作為入射端，在相同面積尺寸下可實現比半導體導帶或價帶更多的電子入射量，進而獲得更大的隧道效應電流密度，因此可以獲得比隧穿場效應晶體管更高的導通電流密度。然而通常的肖特基勢壘場效應晶體管為實現器件的柵電極開關特性（柵電極正向導通反向截止或反向導通正向截止），要對器件的源區或漏區進行特定導電類型的雜質摻雜，這使得在工藝上難以在源電極和源區之間、漏電極和漏區之間實現良好的肖特基接觸，且對源區和漏區的摻雜使得柵電極對漏區和源區的控制能力降低，導致器件的開關性能下降。若不對器件的半導體區域摻雜，則雖在工藝上易于實現源電極和源區、漏電極和漏區之間的肖特基勢壘，然而這會使得器件在正向和反向產生不同類型的載流子導通，即柵電極正向偏壓和反向偏壓下均會使得器件處于導通狀態，從而使得柵極失去作為器件開關裝置的控制作用。

除此之外，基于現有的晶體管技術，一旦晶體管的結構確立，其導電類型根據摻雜雜質導電類型的不同，其導電類型也隨之確立，所制造出的晶體管只能為P型晶體管或N型晶體管其中的一種，其導電類型在工作中不可切換。即，在晶體管工作過程當中，無法通過某種控制方法改變其導電類型。

發明內容

發明目的：

對比于當前MOSFETs技術、隧穿晶體管技術和肖特基勢壘晶體管技術，為了彌補當前MOSFETs、隧穿晶體管以及肖特基勢壘晶體管技術的種種上述劣勢，并實現優勢互補，并使晶體管能夠在工作過程當中自由切換其導電類型為N類型或P類型，本發明提出一種具有低亞閾值擺幅和高正向導通電流的工作特性，且具有源電極、漏電極可互換和導電類型可互換功能的導電類型可調源漏阻變式雙側折疊柵晶體管及其制造方法及其制造方法。其核心目的在于使器件在功能上完全兼容于MOSFETs技術的同時，具有低亞閾值擺幅、高導通電流、低泄漏電流的高正反向電流比等工作特性，同時使晶體管具有MOSFETs等技術所不具備的導電類型可切換新邏輯功能，該功能可增加集成電路的邏輯功能，拓展集成電路的設計方法。

技術方案：

本發明是通過以下技術方案來實現的：