[實(shí)用新型]一種TFET器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201822240052.2
• 申請(qǐng)日: 2018-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN209374452U
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉奕晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科銳盛創(chuàng)新科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L29/16;H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 西安嘉思特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 孫濤濤

本實(shí)用新型涉及一種TFET器件，包括：半導(dǎo)體襯底層(1)、第一外延層(2)、第二外延層(3)、柵極層(4)、源區(qū)(5)、漏區(qū)(6)和壓應(yīng)變層(7)；其中，所述第二外延層(3)為脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，所述柵極層(4)設(shè)置于所述第二外延層(3)脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的頂面，所述壓應(yīng)變層(7)設(shè)置于所述第二外延層(3)脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的臺(tái)階上表面且緊挨脊?fàn)畈糠郑鲈磪^(qū)(5)和所述漏區(qū)(6)位于所述第二外延層(3)脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的臺(tái)階內(nèi)；本實(shí)用新型提供的TFET器件的載流子遷移率相比傳統(tǒng)器件提高了數(shù)倍，從而提高了TFET器件的電流驅(qū)動(dòng)與頻率特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種TFET器件。

背景技術(shù)

在當(dāng)今信息化的社會(huì)中，集成電路已經(jīng)成為各行各業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化、智能化的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、手機(jī)等民用領(lǐng)域，航空航天、星際飛行、武器裝備等軍事領(lǐng)域，集成電路起著不可替代的作用。隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸的不斷減小，尤其是進(jìn)入納米尺寸之后，器件中的短溝效應(yīng)等負(fù)面效應(yīng)對(duì)器件泄露電流、亞閾特性、開態(tài)/關(guān)態(tài)電流等性能的影響越來越突出，電路速度和功耗的矛盾也將愈加嚴(yán)重。

針對(duì)這一問題，目前已提出較為有效的辦法是可以通過采用低亞閾值擺幅的新型器件隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管取代傳統(tǒng)的MOSFET來減小短溝道效應(yīng)的影響。隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管(tunneling field effect transistor,TFET)是一種PIN結(jié)構(gòu)的晶體管，它基于載流子的量子隧穿效應(yīng)工作，但是由于隧穿晶體管的開態(tài)電流較小，使其電路性能不足，限制了隧穿晶體管的應(yīng)用。

因此，必須采取一種新的材料，提升TFET器件的載流子遷移率，從而提升開態(tài)電流即提高了TFET器件的電流驅(qū)動(dòng)與頻率特性。

實(shí)用新型內(nèi)容

因此，為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷和不足，本實(shí)用新型提出一種TFET器件。

具體地，本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例提出的一種TFET器件，包括：半導(dǎo)體襯底層1、第一外延層2、第二外延層3、柵極層4、源區(qū)5、漏區(qū)6和壓應(yīng)變層7；其中，

所述第一外延層2和所述第二外延層3依次設(shè)置于所述半導(dǎo)體襯底層1表面；所述第二外延層3為脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，所述柵極層4設(shè)置于所述第二外延層3脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的頂面，所述壓應(yīng)變層7設(shè)置于所述第二外延層3脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的臺(tái)階上表面且緊挨脊?fàn)畈糠郑鲈磪^(qū)5和所述漏區(qū)6位于所述第二外延層3脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的臺(tái)階內(nèi)。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底層1為N型單晶硅，摻雜濃度為5×10¹⁸cm^-3。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一外延層2為厚度為200～300nm的N型輕摻雜Ge層。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，述第二外延層3為厚度為120～200nm的N型摻雜的GeSn層，摻雜濃度為1×10¹⁵cm^-2。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述壓應(yīng)變層7的材料為SiGe材料，厚度與所述第二外延層3為脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的臺(tái)階高度一致。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述壓應(yīng)變層7的厚度為10～20nm。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述源區(qū)5的摻雜離子為P⁺離子，摻雜濃度為3×10¹⁹cm^-2；所述漏區(qū)6的摻雜離子為BF₂⁺離子，摻雜濃度為5×10¹⁸cm^-2。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的TFET器件，較于傳統(tǒng)MOS器件，該結(jié)構(gòu)亞閾效應(yīng)小，可以解決短溝效應(yīng)；相對(duì)于傳統(tǒng)Si材料，GeSn材料的載流子遷移率提高了數(shù)倍，而且通過對(duì)SiGe材料的壓應(yīng)變層的調(diào)節(jié)使間接帶隙材料轉(zhuǎn)化為直接帶隙材料，增加載流子隧穿幾率，從而提高了TFET器件的電流驅(qū)動(dòng)與頻率特性。