[發明專利]基于體硅的新型半導體場效應正反饋晶體管及制備方法

有效

• 申請號: 201910772805.0
• 申請日: 2019-08-21
• 公開（公告）號: CN110634955B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 萬景
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/08;H01L29/10;H01L29/16;H01L21/336
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;章麗娟

本發明公開一種基于體硅襯底的新型半導體場效應正反饋晶體管及方法，其源漏為反型重摻雜，一方為p+型，另一方為n+型摻雜，溝道為弱摻雜，臨近溝道的是由柵極側墻所定義的低漏極摻雜區域(LDD)，而襯底是與溝道反型的摻雜；傳統的場效應正反饋器件，如Z²?FET，建立在絕緣層上硅(SOI)的襯底上，價格高昂且結構不對稱，與普通的體硅CMOS工藝和器件結構不兼容；本發明通過引入關鍵的LDD、溝道和襯底摻雜，在體硅襯底上形成結構對稱的新型場效應正反饋器件。本發明的新型器件工藝成本更低，工藝難度更小，可廣泛應用于高性能動態和靜態存儲器(DRAM和SRAM)，低亞閾擺幅開關，靜電保護和傳感等領域。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，特別涉及一種基于體硅的新型半導體場效應正反饋晶體管及制備方法。

背景技術

2011年，現有技術公開了一種與普通MOSFET的工作機理截然不同新型半導體器件，Z²-FET(參考文獻：J.Wan,C.Le Royer,A.Zaslavsky and S.Cristoloveanu,Z2-FETfield-effect transistor with a vertical subthreshold slope and with no impactionization,2013,美國專利：US8,581,310；以及參考文獻：J.Wan,S.Cristoloveanu,C.LeRoyer and A.Zaslavsky,Dynamic memory cell provided with a field-effecttransistor having zero swing,2013,美國專利：20,130,100,729)。Z²-FET建立于絕緣層上硅(SOI)的襯底上，通過引入非對稱的器件結構和SOI的雙柵極感應，在襯底中形成獨特的能帶結構。而此能帶結構使得Z²-FET內部產生載流子的正反饋作用。Z²-FET的電學特性與傳統MOSFET也完全不同，具有極低的亞閾擺幅，使其在低電壓和低功耗集成電路中具有巨大的應用潛力(參考文獻：J.Wan,S.Cristoloveanu,C.Le Royer and A.Zaslavsky,Afeedback silicon-on-insulator steep switching device with gate-controlledcarrier injection.Solid-State Electronics,2012.76:p.109-111)。此外，Z²-FET的輸出特性顯示出巨大的柵控回滯效應。此特性被開發應用于揮發性存儲器，集成密度和讀寫速度都遠優于普通存儲器的性能(參考文獻：J.Wan,C.Le Royer,A.Zaslavsky andS.Cristoloveanu,A Compact Capacitor-Less High-Speed DRAM Using Field Effect-Controlled Charge Regeneration.IEEE Electron Device Letters,2012.33(2):p.179-181)。此外，由于其導通電流高，開關速度快和開態電壓柵極可控等優點，世界半導體著名企業，意法半導體公司將其應用于芯片內部的靜電放電保護，比傳統靜電保護器件性能更好(參考文獻：5.Y.Solaro,P.Fonteneau,C.A.Legrand,D.Marin-Cudraz,J.Passieux,P.Guyader,L.R.Clement,C.Fenouillet-Beranger,P.Ferrari,S.Cristoloveanu andIeee,Innovative ESD Protections for UTBB FD-SOI Technology.2013IEEEInternational Electron Devices Meeting(IEDM),2013).