[发明专利]一种源漏双掺杂可重构场效应晶体管

说明书

本发明公开了一种源漏双掺杂可重构场效应晶体管，包括鳍型沟道，设于鳍型沟道两端具有三层结构的源端和漏端，设于鳍型沟道左右两侧对称分布的边墙，与边墙接触、三面包裹鳍型沟道且对称分布于鳍型沟道左右两侧的栅极氧化物，三面包裹栅极氧化物的控制栅极和极性栅极。特征是源端和漏端均具备双掺杂，两端顶部为同种掺杂半导体，底部为同种异于顶部的掺杂半导体，沟道为本征硅或轻掺杂的硅。本发明与现有的肖特基结隧穿型可重构场效应晶体管（SBRFET）相比，源端不受费米能级钉扎影响，电流对称性更易调控，源漏双掺杂可同时提供大量电子和空穴，驱动电流密度提高的同时泄漏电流与SBRFET基本无异，故具有更为理想的电流开关比，逻辑响应更快。

技术领域

本发明属于半导体器件中的场效应晶体管领域，具体涉及一种源漏双掺杂可重构场效应晶体管。

背景技术

在集成电路发展的历史长河中，半导体器件一直遵循着摩尔定律的轨迹高速发展。随着工艺节点不断向前推进，晶体管尺寸微缩陷入瓶颈，同时器件量子效应变得不可忽略，短沟道效应、热载流子效应等使器件性能退化。单纯依靠工艺来提升器件性能与集成度面临工艺壁垒以及经济制约，无法满足时代需求。在后摩尔定律时代，业界开始将目光更多地投向全新的信息处理技术以及新结构、新材料等。

可重构场效应晶体管（RFET）凭借结构上的优势，保证器件本身高性能的同时，灵活性得到显著改善。这类器件通常使用金属作为源端和漏端，故两种载流子均可自由移动。设有控制栅极和极性栅极两种栅极，通过对极性栅极施加不同的电压偏置，能够选择性地控制两端肖特基结中发生隧穿的载流子类型，使器件表征出N型或P型特性。控制栅极则通过影响沟道势垒决定器件的通断。由于具备灵活的功能选择性，与传统金属氧化物半导体（MOS）器件相比，RFET能够以更少数量的晶体管实现更为复杂的逻辑电路。

然而，RFET器件作为双极性器件依旧面临着关态电流大，开态电流小等问题，使其应用场合变得局限。

发明内容

本发明的目的是针对现有的肖特基结隧穿型可重构场效应晶体管（SBRFET）开态电流较小的问题，提出的一种源漏双掺杂可重构场效应晶体管，通过改变源端和漏端载流子注入机制，保持关态电流不变的同时增大器件开态电流，改善电流开关比，减小集成电路逻辑响应时间。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种源漏双掺杂可重构场效应晶体管，特点是：它包括：

鳍型沟道；

对称设于与鳍型沟道长度的两端面齐平且三面包裹鳍型沟道外侧的电学隔离边墙；

设于与电学隔离边墙接触、三面包裹鳍型沟道且对称分布的栅极氧化物；

对称设置且三面包裹栅极氧化物的控制栅极和极性栅极；

设于鳍型沟道左端具有三层结构的源端，所述三层结构：设于源端顶部的P型源端、设于源端中间的源端绝缘层及设于源端底部的N型源端；

设于鳍型沟道右端具有三层结构的漏端，所述三层结构：设于漏端顶部的P型漏端、设于源端中间的漏端绝缘层及设于漏端底部的N型漏端；

所述鳍型沟道为本征硅或轻掺杂（杂质浓度约为1×10¹⁵cm^-3）的硅；

所述边墙为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、磷硅玻璃或硼磷硅玻璃；

所述栅极氧化物为二氧化硅或二氧化铪；

所述控制栅极和极性栅极为光刻、刻蚀后形成的铝、铜、多晶硅或氮化钛；

所述P型源端为重掺杂（杂质浓度约为3×10²⁰cm^-3）的P型硅，N型源端为重掺杂的N型硅，源端绝缘层为二氧化硅；