[發(fā)明專利]雙選導(dǎo)電類型雙括號柵控源漏阻變式晶體管及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711048210.8
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107863388B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 靳曉詩;高云翔;劉溪
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/417;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

本發(fā)明涉及雙選導(dǎo)電類型雙括號柵控源漏阻變式晶體管及其制造方法及其制造方法，本發(fā)明所述器件具有折疊輔助柵、雙括號柵和左右兩側(cè)對稱的結(jié)構(gòu)特征，可實(shí)現(xiàn)P型導(dǎo)電類型與N型導(dǎo)電類型可自由切換功能、具有低靜態(tài)功耗和反向泄漏電流和較強(qiáng)的柵極控制能力、具有低亞閾值擺幅的優(yōu)點(diǎn)。對比于普通MOSFETs型器件，利用隧穿效應(yīng)實(shí)現(xiàn)更優(yōu)秀的開關(guān)特性；對比于普通的隧穿場效應(yīng)晶體管，本發(fā)明具有普通的隧穿場效應(yīng)晶體管所不具備的源漏對稱可互換的雙向開關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有技術(shù)所無法實(shí)現(xiàn)的P型導(dǎo)電類型與N型導(dǎo)電類型可自由切換功能，因此為集成電路設(shè)計(jì)單元提供了更廣泛和多樣的邏輯功能，適合推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超大規(guī)模集成電路制造領(lǐng)域，具體涉及一種適用于低功耗集成電路制造的雙選導(dǎo)電類型雙括號柵控源漏阻變式晶體管及其制造方法。

背景技術(shù)

普通穿場效應(yīng)晶體管作為開關(guān)型器件使用時利用的是載流子的隧穿機(jī)制，能使普通隧穿場效應(yīng)晶體管的亞閾值擺幅要優(yōu)于MOSFETs型器件的60mV/dec極限。然而，基于硅基材料的隧穿場效應(yīng)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(chǎn)生相同數(shù)量級的導(dǎo)通電流，更為嚴(yán)重的是，其源電極和漏電極分別采用不同導(dǎo)電類型的雜質(zhì)進(jìn)行摻雜，所形成的非對稱結(jié)構(gòu)特征導(dǎo)致其在源電極和漏電極無法實(shí)隧現(xiàn)互相對調(diào)，因此無法在功能上完全取代具有對稱結(jié)構(gòu)特征的MOSFETs型器件。以N型隧穿場效應(yīng)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(yīng)晶體管，由于源漏所形成的PN結(jié)始終屬于正向偏置狀態(tài)，則柵電極此時無法良好控制導(dǎo)通電流的大小，使得整個隧穿場效應(yīng)晶體管失效。

肖特基勢壘場效應(yīng)晶體管，利用肖特基勢壘隧穿作為導(dǎo)通機(jī)理，由于隧穿勢壘高度低于隧道場效應(yīng)晶體管的禁帶寬度，可實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)比半導(dǎo)體導(dǎo)帶或價帶更多的電子入射量，進(jìn)而獲得更大的隧道效應(yīng)電流密度，因此可以獲得比隧穿場效應(yīng)晶體管更高的導(dǎo)通電流密度。然而通常的肖特基勢壘場效應(yīng)晶體管為實(shí)現(xiàn)器件的柵電極開關(guān)特性（柵電極正向?qū)ǚ聪蚪刂够蚍聪驅(qū)ㄕ蚪刂梗獙ζ骷脑磪^(qū)或漏區(qū)進(jìn)行特定導(dǎo)電類型的雜質(zhì)摻雜，這使得在工藝上難以在源電極和源區(qū)之間、漏電極和漏區(qū)之間實(shí)現(xiàn)良好的肖特基接觸，且對源區(qū)和漏區(qū)的摻雜使得柵電極對漏區(qū)和源區(qū)的控制能力降低，導(dǎo)致器件的開關(guān)性能下降。若不對器件的半導(dǎo)體區(qū)域摻雜，則雖在工藝上易于實(shí)現(xiàn)源電極和源區(qū)、漏電極和漏區(qū)之間的肖特基勢壘，然而這會使得器件在正向和反向產(chǎn)生不同類型的載流子導(dǎo)通，即柵電極正向偏壓和反向偏壓下均會使得器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，從而使得柵極失去作為器件開關(guān)裝置的控制作用。

除此之外，基于現(xiàn)有的晶體管技術(shù)，一旦晶體管的結(jié)構(gòu)確立，其導(dǎo)電類型根據(jù)摻雜雜質(zhì)導(dǎo)電類型的不同，其導(dǎo)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(dǎo)電類型在工作中不可切換。即，在晶體管工作過程當(dāng)中，無法通過某種控制方法改變其導(dǎo)電類型。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的

對比于當(dāng)前MOSFETs技術(shù)、隧穿晶體管技術(shù)和肖特基勢壘晶體管技術(shù)，為了彌補(bǔ)當(dāng)前MOSFETs、隧穿晶體管以及肖特基勢壘晶體管技術(shù)的種種上述劣勢，并實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，并使晶體管能夠在工作過程當(dāng)中自由切換其導(dǎo)電類型為N類型或P類型，本發(fā)明提出一種具有低亞閾值擺幅、高正向?qū)娏鞯墓ぷ魈匦裕揖哂性措姌O、漏電極可互換、導(dǎo)電類型可互換功能的雙選導(dǎo)電類型雙括號柵控源漏阻變式晶體管及其制造方法。其核心目的在于使器件在功能上完全兼容于MOSFETs技術(shù)的同時，具有低亞閾值擺幅、高導(dǎo)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(shù)所不具備的導(dǎo)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(shè)計(jì)方法。

技術(shù)方案

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：