[發(fā)明專利]單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件及調(diào)控其驅(qū)動(dòng)電流的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010149102.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN113363323B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王明湘;趙金鳳;張冬利;王槐生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/10
• 代理公司: 蘇州三英知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32412
• 代理人: 潘時(shí)偉

1.一種單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于，包括有源層、形成于所述有源層兩側(cè)的源極區(qū)域和漏極區(qū)域、以及位于所述源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間溝道區(qū)域；其中，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件被設(shè)置成：

在器件關(guān)閉時(shí)，于所述溝道區(qū)域中自發(fā)形成耗盡型的第二溝道，所述第二溝道不連通所述源極區(qū)域和漏極區(qū)域；

在器件開啟時(shí)，于所述溝道區(qū)域中形成所述第二溝道以及與所述第二溝道同極性的第一溝道；所述第一溝道和第二溝道的至少其中之一對(duì)其中另一注入載流子，以使所述源極區(qū)域和漏極區(qū)域連通且第二溝道的載流子貢獻(xiàn)器件的開啟電流。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于，所述第一溝道和第二溝道在所述溝道區(qū)域上疊加的垂直投影連通所述源極區(qū)域和漏極區(qū)域。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于，所述第二溝道與所述源極區(qū)域和/或漏極區(qū)域之間具有間隔；和/或，

所述第一溝道與所述源極區(qū)域和/或漏極區(qū)域之間具有或不具有間隔。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于，在器件被施加開啟電壓時(shí)，所述第二溝道中載流子數(shù)量大于所述第一溝道中的載流子數(shù)量；和/或，

所述第一溝道為增強(qiáng)型溝道。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件為平面結(jié)構(gòu)器件或垂直結(jié)構(gòu)器件。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于，所述第二溝道由所述溝道區(qū)域在對(duì)應(yīng)第二溝道一側(cè)表面摻雜引入的載流子形成。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于，在器件被施加開啟電壓時(shí)，所述第二溝道中的載流子面密度大于所述第一溝道中的載流子面密度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于，還包括設(shè)置于所述有源層臨近所述第二溝道一側(cè)表面的絕緣層，所述第二溝道由所述絕緣層中的注入電荷通過靜電感應(yīng)在所述溝道區(qū)域臨近絕緣層處生成的載流子形成。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于，在器件被施加開啟電壓時(shí)，所述第二溝道中的載流子面密度大于所述第一溝道中的載流子面密度。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于，還包括設(shè)置于所述有源層臨近所述第二溝道一側(cè)表面的半導(dǎo)體材料層，所述有源層與所述半導(dǎo)體材料層形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述第二溝道由分布于所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的二維電子氣溝道或二維空穴氣溝道形成；和/或，

所述第二溝道由對(duì)所述溝道區(qū)域進(jìn)行表面處理形成的二維電子氣溝道或二維空穴氣溝道形成。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于，在器件被施加開啟電壓時(shí)，所述第二溝道中的載流子面密度大于所述第一溝道中的載流子面密度。

12.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于，所述源極區(qū)域和漏極區(qū)域?yàn)閾诫s半導(dǎo)體或肖特基源漏；和/或，

所述單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的柵極為MOS結(jié)構(gòu)柵極或者肖特基結(jié)柵極；和/或，

所述有源層包括沿其厚度方向或者平面延伸方向變化的至少兩種半導(dǎo)體材料。

13.一種調(diào)控單柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件驅(qū)動(dòng)電流的方法，其特征在于，所述方法包括：

在器件關(guān)閉時(shí)，于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的有源層中形成耗盡型的第二溝道，且所述第二溝道不連通所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的源極區(qū)域和漏極區(qū)域；

在器件開啟時(shí)，控制所述有源層中形成的第一溝道與所述第二溝道的至少其中之一對(duì)其中另一注入載流子，以使所述源極區(qū)域和漏極區(qū)域連通且第二溝道的載流子貢獻(xiàn)器件的開啟電流；其中，所述第一溝道和第二溝道極性相同。