[发明专利]一种增强隧道穿透场效应晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件设计及制造技术领域，特别涉及一种增强隧道穿透场效应晶体管及其形成方法。

背景技术

随着特征尺寸不断按比例缩小，传统的硅场效应晶体管尺寸逐渐达到物理和技术的双重极限，集成电路面临诸多由材料和器件基本原理引起的小尺寸效应，导致器件性能发生恶化，为此，人们提出了改进措施，其中，尤为突出的是隧道穿透场效应晶体管(Tunneling Field Effect Transistor，TFET)。由于隧道穿透场效应晶体管的尺寸越来越小，特别是对于窄能带材料，例如Ge、InAs、InSb等材料，传统的结构并不能很好的抑制器件的双极导通效应(Ambipolar Effect)，导致关态电流急剧上升；同时，随着特征尺寸的减小，器件的电容尤其是栅漏电容Cgd占的比重越大，使得器件的工作速度下降。目前现有技术的缺点是TFET器件的性能还有待提高。

发明内容

本发明的目的旨在解决上述技术缺陷，特别是要解决TFET器件的性能还有待提高的缺陷。

为了达到上述目的，本发明提出一种增强隧道穿透场效应晶体管的形成方法，包括以下步骤：形成衬底，并在所述衬底之上依次形成栅介质层和第二栅电极层；在所述第二栅电极层及部分所述栅介质层之上保形地淀积并形成第一栅电极层；刻蚀所述第一栅电极层，以在所述第二栅电极层两侧分别形成第一栅电极；在所述第一栅电极层的两侧分别形成第一侧墙；在所述衬底中分别形成源区和漏区，并去除所述第一侧墙；去除所述第二栅电极层一侧的一个第一栅电极，并保留所述第二栅电极与保留的第一栅电极之下的栅介质层；在所述栅介质层的两侧形成包围所述第二栅电极和保留的第一栅电极的第二侧墙；形成达到源区和漏区表面的欧姆接触层，沉积中间介质层并进行平坦化；以及去除所述第二侧墙，并再次衬底中间介质层以将去除所述第二侧墙之后形成的缺口密封以形成真空或空气侧墙。

在本发明的一个实施例中，所述第一栅侧墙为Si₃N₄或SiO₂，所述第二栅侧墙为Si₃N₄。

在本发明的一个实施例中，利用高选择比的湿法或干法工艺将所述第二栅侧墙去除。

在本发明的一个实施例中，还包括：形成所述源区和漏区之上的欧姆接触层。

本发明实施具有以下优点：

本发明利用在工艺中引入栅至漏区的真空或空气侧墙，从而削弱栅对漏区的控制，显著地减小了栅漏电容，加快了工作速度；

本发明采用栅堆叠与器件的漏区之间存在一定的距离，该距离可以通过在器件制备过程中引入并得到精确控制，这样在空间上使得隧穿势垒路径增大，减小载流子的隧穿概率，从而抑制双极导通效应(Ambipolar effect)，增大了双极窗口(Ambipolar Window)；

本发明在工艺中引入栅至源区的真空或空气侧墙，有助于减小栅对源区的反型控制，增大源区至沟道区的载流子隧道穿透概率；

本发明在隧穿场效应晶体管中引入了横向异质栅极功函数结构，因此对沟道区的能带分布进行了调制，显著地减小了晶体管的亚阈值斜率，大大地提高了驱动电流，提高TFET器件的性能。

附图说明

图1为n型增强隧道穿透场效应晶体管图。

图2至图20为n型增强隧道穿透场效应晶体管的形成方法流程图。

图21为P型增强隧道穿透场效应晶体管图。

具体实施方式