[发明专利]隧穿场效应晶体管及其制作方法

说明书

本发明公开了一种隧穿场效应晶体管，主要解决现有隧穿场效应晶体管存在的随机杂质涨落问题和双极关态漏电的问题，其自下而上设有衬底(1)、体区(2)和栅介质层(3)，该体区和栅介质层的两侧刻蚀有下台阶(4)，左右两侧下台阶的上方分别淀积有源极(6)和漏极(5)，栅介质层上方自左向右依次设有源极调制板(7)、栅极(8)以及间隔分布的栅极耦合调制板(9)和漏极耦合调制板(10)，该栅介质层、漏极、源极、源极调制板、栅极、栅极耦合调制板和漏极耦合调制板的外围设有钝化层(11)，本发明解决了器件双极关态漏电问题和随机杂质涨落问题，降低了器件功耗，提升了器件开关速度和可靠性，可用于低功耗电子系统。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，特别涉及一种隧穿场效应晶体管，可用于低功耗电路系统。

技术背景

半导体技术的快速发展，推动集成电路芯片的集成度以每2～3年翻一番的速度不断提升，带来了芯片性能的巨大飞跃。然而，随着器件尺寸进一步减小，传统MOSFET器件静态功耗和开关功耗问题日益显著，已不能充分满足未来低功耗应用和节能环保的要求。作为一种有望替代传统MOSFET器件的新型低功耗半导体器件，隧穿场效应晶体管TFETs基于量子带-带隧穿机制，可实现更为陡峭的亚阈值斜率，且具有开关速度快、抑制短沟道效应效果好的优点，有助于实现高性能、超低功耗集成电路芯片。这对实现节能减排、环境保护、可持续发展具有重要的现实意义。参见RF Performance and Avalanche BreakdownAnalysis of InN Tunnel FETs,IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES,Vol.61,No.10,pp.3405-3410,2014。

图1为现有一种传统隧穿场效应晶体管，其包括：衬底、体区、源区、漏区、栅介质层，在栅介质层上部淀积有栅极、在漏区右上部淀积有漏极、在源区左上部淀积有源极，在源区、漏区、栅极、漏极、源极的外围淀积有钝化层，其中：体区位于衬底上部，采用InN或InGaN或Si或Ge或SiGe或其它半导体材料，通过本征掺杂或者N型掺杂形成，掺杂浓度为5×10⁹～1×10¹⁷cm^-3；源区位于体区左侧，通过P型掺杂形成，掺杂浓度为1×10¹⁸～1×10²⁰cm^-3；漏区位于体区右侧，通过N型掺杂形成，掺杂浓度为1×10¹⁷～1×10²⁰cm^-3；栅介质层位于体区上部，其宽度与体区宽度相同，可由SiO₂或SiN或Al₂O₃或HfO₂或TiO₂或其它绝缘介质材料构成，其厚度为1～20nm；栅极的宽度与栅介质层相同；钝化层可以为SiO₂或SiN或Al₂O₃或Sc₂O₃或HfO₂或TiO₂绝缘介质材料构成。这种结构的器件，存在以下不足：

1.由于该器件在结构上存在固有缺陷，器件在负压工作时栅极靠近漏极一侧边缘存在较强的电场峰值，从而导致严重的双极关态漏电问题。2.该器件通常采用传统离子注入物理掺杂技术实现器件源区、漏区掺杂，会引起器件中随机杂质涨落问题。这些问题将导致器件性能退化，可靠性下降，功耗增加。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提供一种隧穿场效应晶体管及其制作方法，以有效抑制器件双极关态漏电，提升器件开关速度，降低器件功耗，显著提高器件的可靠性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一、器件结构

1.一种隧穿场效应晶体管，包括：衬底1、漏极5、源极6、栅极8、钝化层11，衬底1上方自下而上依次设有体区2和栅介质层3，其特征在于：