[发明专利]一种冷源结构和冷源结构金属氧化物半导体场效应晶体管

说明书

本申请公开了一种冷源结构和冷源结构金属氧化物半导体场效应晶体管，包括：常规金属、冷金属、第一绝缘掩蔽层和源端；常规金属通过冷金属与源端相连，用于连接外加电压，引入电流；冷金属为附着在第一绝缘掩蔽层和源端上的一薄层，用于过滤常规金属引入的电流中的高能量载流子；第一绝缘掩蔽层在常规金属和源端之间，用于隔开常规金属与源端，防止电流中的电子隧穿至源端。通过将常规金属与源端通过第一绝缘掩蔽层分隔，使用冷金属连接被分隔的常规金属和源端，能够过滤亚阈值区域的高能载流子，同时防止电子从常规金属隧穿至源端，使冷源结构失效，冷源结构可使亚阈值电流在亚阈值区的斜率变陡，实现超陡亚阈值摆幅，提升开关性能，降低功耗，不影响晶体管开态。

技术领域

本申请涉及集成电路领域，尤其涉及一种冷源结构和冷源结构金属氧化物半导体场效应晶体管。

背景技术

随着集成电路CMOS工艺不断发展，集成电路功耗问题愈来愈为人重视。在器件尺寸不断缩小的同时，集成电路的功耗却在不断增长，因此设计低功耗器件，降低集成电路功耗变得越来越重要。无论是晶体管的静态功耗还是动态功耗都和驱动电压相关。而驱动电压的降低受到晶体管亚阈值摆幅极限的限制。为突破晶体管亚阈值摆幅极限并降低功耗，人们提出隧穿晶体管(TFET)、负电容晶体管(NC－FET)和纳米机电晶体管(NEM－FETs)等超陡亚阈值摆幅器件，来改善开关特性，降低功耗。

然而，负电容晶体管和纳米机电晶体管还处在研究阶段，目前没有成熟应用，而隧穿晶体管的的开态电流不够大，开态性能不好。

综上所述，需要提供一种能够在保证MOS开态性能的同时改善开关特性，降低功耗的源端结构和晶体管结构。

发明内容

为解决以上问题，本申请提出了一种冷源结构和冷源结构金属氧化物半导体场效应晶体管。

一方面，本申请提出了一种冷源结构，包括：常规金属、冷金属、第一绝缘掩蔽层和源端；

所述常规金属通过冷金属与源端相连，用于连接外加电压，引入电流；

所述冷金属为附着在第一绝缘掩蔽层和源端上的一薄层(替换部分传统金属)，用于过滤常规金属引入的电流中的高能量载流子；

所述第一绝缘掩蔽层在常规金属和源端之间，用于隔开常规金属与源端，防止电流中的电子隧穿至源端。

优选地，所述冷金属为二维材料(或三维材料)。

优选地，所述冷金属的能带包括禁带和允带，用于过滤在费米能级上下为0.5eV之外的电子。

优选地，所述第一绝缘掩蔽层和源端的高度相等。

第二方面，本申请提出了一种冷源结构金属氧化物半导体场效应晶体管，包括：栅端、漏端、常规金属和所述的冷源结构；

所述冷源结构、栅端、漏端、常规金属依次一一相连。

优选地，还包括其他绝缘掩蔽层和衬底。

本申请的优点在于：对亚阈值区域的高能载流子进行过滤，能够实现亚阈值电流在亚阈值区的斜率变陡，提升开关性能，降低功耗。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选事实方案的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用同样的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本申请提供的一种冷源结构的示意图(冷金属为二维材料)；

图2是本申请提供的一种冷源结构的冷金属的能带结构示意图；

图3是本申请提供的一种冷源结构金属氧化物半导体场效应晶体管的示意图(冷金属为二维材料)；