[发明专利]源漏对称可互换双括号形栅控隧穿晶体管及其制造方法

说明书

本发明涉及源漏对称可互换双括号形栅控隧穿晶体管及其制造方法，本发明所述器件具有折叠辅助栅、双括号栅和左右两侧对称的结构特征，具有较强的栅极控制能力并且可以通过调节源漏可互换电极的电压控制重掺杂源漏可互换区作为源区或漏区，改变隧穿电流方向。本发明具有可实现双向开关功能、低静态功耗和反向泄漏电流、较强的栅极控制能力、低亚阈值摆幅的优点。对比于普通MOSFETs型器件，利用隧穿效应实现更优秀的开关特性；对比于普通的隧穿场效应晶体管，本发明具有普通的隧穿场效应晶体管所不具备的源漏对称可互换的双向开关特性，因此适合推广应用。

技术领域

本发明涉及超大规模集成电路制造领域，具体涉及一种适用于低功耗集成电路制造的源漏对称可互换双括号形栅控隧穿晶体管及其制造方法。

背景技术

集成电路的基本单元MOSFETs根据摩尔定律的要求，尺寸会变得越来越小，随之而来的不仅仅是在制造工艺上的难度加深，各种不良效应也越发的凸显。如今集成电路设计所采用的MOSFETs型器件由于其工作时自身产生电流的物理机制的限制，其亚阈值摆幅不能低于60mV/dec。而普通隧穿场效应晶体管作为开关型器件使用时，利用载流子在半导体能带之间发生隧穿效应作为电流的导通机制，其亚阈值摆幅要明显优于MOSFETs型器件的60mv/dec极限。然而，普通隧穿场效应晶体管源区和漏区采用不同导电类型的杂质，这种非对称结构特征导致其无法在功能上完全取代具有对称结构特征的MOSFETs型器件。以N型隧穿场效应晶体管为例，如果将其源极和漏极互换，即漏极为低电位，源极为高电位，则隧穿场效应晶体管将始终处于导通状态，导通电流的大小不再能够依靠栅电极而得到良好控制和调节，这使得整个隧穿场效应晶体管的开关特性失效。

发明内容

发明目的

为了有效结合和利用MOSFETs型器件源极、漏极可互换和普通隧穿场效应晶体管低亚阈值摆幅摆幅的优点，解决MOSFETs型器件亚阈值摆幅无法降低和普通隧穿场效应晶体管只能作为单向开关的不足，本发明提出一种源漏对称可互换双括号形栅控隧穿晶体管结构及其制造方法。该晶体管具有逻辑功能与当前基于MOSFETs集成电路完全兼容的优势特点，源漏两端结构的对称性使其可以通过对源极和漏极的电压互换实现源漏双向对称开关的功能，即具有源漏电极可互换的双向开关特性、此外还具有正反向电流比高、低亚阈值摆幅、高正向导通电流等工作特性。

技术方案

本发明是通过以下技术方案来实现的：

源漏对称可互换双括号形栅控隧穿晶体管，包含SOI晶圆的硅衬底，其特征在于：SOI晶圆的硅衬底上方为SOI晶圆的衬底绝缘层，SOI晶圆的衬底绝缘层的上方为单晶硅薄膜、折叠辅助栅的部分区域、源漏可互换本征区a、源漏可互换本征区b、重掺杂源漏可互换区a、重掺杂源漏可互换区b、栅电极绝缘层的部分区域、双括号形栅电极和绝缘介质阻挡层的部分区域；单晶硅薄膜的左右两端分别构成源漏可互换本征区a和源漏可互换本征区b；重掺杂源漏可互换区a和重掺杂源漏可互换区b分别内置于单晶硅薄膜的左右两侧，源漏可互换本征区a对重掺杂源漏可互换区a形成三面包裹，源漏可互换本征区b对重掺杂源漏可互换区b形成三面包裹；