[發明專利]一種勢壘調控式H形柵控雙向隧穿晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201711050865.9
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107819029B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 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: H01L29/08
• 分類號: H01L29/08;H01L29/423;H01L29/739;H01L21/331;H01L21/28
• 代理公司: 21115 沈陽智龍專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 宋鐵軍

本發明涉及一種勢壘調控式H形柵控雙向隧穿晶體管及其制造方法，本發明所述器件具有H形柵電極、勢壘調節柵和左右對稱的結構特征，具有較強的柵極控制能力并且可以通過調節源漏可互換電極電壓控制金屬源漏可互換區作為源區或漏區，改變隧穿電流方向。本發明具有低靜態功耗、反向泄漏電流、較強的柵極控制能力、低亞閾值擺幅和可實現雙向開關功能的優點。對比于普通MOSFETs型器件，利用隧穿效應實現更優秀的開關特性；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可互換的雙向對稱開關特性，因此適合推廣應用。

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勢壘調控式H形柵控雙向隧穿晶體管及其制造方法。

背景技術

集成電路的基本單元MOSFETs根據摩爾定律的要求，尺寸會變得越來越小，隨之而來的不僅僅是在制造工藝上的難度加深，各種不良效應也越發的凸顯。如今集成電路設計所采用的MOSFETs型器件由于其工作時自身產生電流的物理機制的限制，其亞閾值擺幅不能低于60mV/dec。而普通隧穿場效應晶體管作為開關型器件使用時，利用載流子在半導體能帶之間發生隧穿效應作為電流的導通機制，其亞閾值擺幅要明顯優于MOSFETs型器件的60mv/dec極限。然而，普通隧穿場效應晶體管源區和漏區采用不同導電類型的雜質，這種非對稱結構特征導致其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，則隧穿場效應晶體管將始終處于導通狀態，導通電流的大小不再能夠依靠柵電極而得到良好控制和調節，這使得整個隧穿場效應晶體管的開關特性失效。

發明內容

發明目的：

為了有效結合和利用MOSFETs型器件源極、漏極可互換和普通隧穿場效應晶體管低亞閾值擺幅的優點，解決MOSFETs型器件亞閾值擺幅無法降低和普通隧穿場效應晶體管只能作為單向開關的不足，本發明提出一種勢壘調控式H形柵控雙向隧穿晶體管及其制造方法。該晶體管具有邏輯功能與當前基于MOSFETs集成電路完全兼容的優勢特點，源漏兩端結構的對稱性使其可以通過對源極和漏極的電壓互換實現源漏雙向對稱開關的功能，即具有源漏電極可互換的雙向開關特性,此外還具有正反向電流比高、低亞閾值擺幅、高正向導通電流等工作特性。

技術方案：

本發明是通過以下技術方案來實現的：