[发明专利]隧穿场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种隧穿场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

随着器件尺寸的不断缩小，单位面积芯片上的器件数目越来越多，如何降低功耗成为日益突出的问题。

常规的隧穿场效应晶体管（Normal-TFET）的结构主要包括衬底（沟道）、栅介质层、栅极以及栅极两侧的源/漏区，主要基于量子隧穿效应工作的，以P型隧穿场效应晶体管为例，在栅极上施加负电压，沟道区的电势升高，源区到沟道区发生量子隧穿，隧穿产生的电子和空穴从源区和漏区流出。

对于常规的隧穿场效应晶体管，其亚阈值摆幅（SS）可以小于60 meV/dec, 为降低功耗提供一种途径。但为了降低亚阈值摆幅和提高导通电流，需要隧穿结越窄越好，但现有结构的隧穿场效应晶体管，在注入和热处理过程总会引起杂质的扩散分布，很难实现窄的隧穿结。

此外，在常规的隧穿场效应晶体管中，源漏区都是高掺杂，掺杂势必会引入缺陷，与这些缺陷相关的漏电流会破坏亚阈值摆幅的降低。而且，常规的隧穿场效应晶体管具有在正负栅电压下都能开启的双极特性，会导致器件难以完全关断。

发明内容

本发明的目的旨在解决上述技术缺陷，提供一种隧穿场效应晶体管及其制造方法。

本发明提供了一种隧穿场效应晶体管，包括：

衬底，衬底上具有鳍，所述鳍具有相对的第一侧面、第二侧面以及相对的第三侧面、第四侧面；

分别形成于第一侧面和第二侧面上的第一栅介质层和第二栅介质层，第一栅介质层和第二栅介质层相互分开设置；

形成于衬底上、分别与第一栅介质层和第二栅介质层相接的第一栅极和第二栅极，第一栅极与第二栅极相互分开设置；

形成于衬底上、分别与第三侧面、第四侧面相接的第一掺杂区和第二掺杂区，所述第一掺杂区和第二掺杂区具有不同的掺杂类型。

优选地，鳍沟道的宽度不大于10 nm。

优选地，所述第一掺杂区和第二掺杂区通过外延生长形成。

优选地，所述第一栅介质层还形成于第一栅极与衬底之间，所述第二栅介质层还形成于第二栅极与衬底之间。

优选地，在鳍的第三侧面和第四侧面所在端部之上还分别形成有第一侧墙和第二侧墙，以使第一栅极、第二栅极的两端不覆盖鳍。

此外，本发明还提供了一种隧穿场效应晶体管的制造方法，包括步骤：

提供衬底，所述衬底上形成有鳍和位于鳍上的掩膜层，所述鳍具有相对的第一侧面、第二侧面以及相对的第三侧面、第四侧面；

在所述第一侧面和第二侧面上分别形成第一栅介质层和第二栅介质层，第一栅介质层和第二栅介质层相互分开；

在所述衬底上形成分别与第一栅介质层和第二栅介质层相接的第一栅极和第二栅极，进行平坦化直至暴露所述鳍上的掩膜层，使得第一栅极与第二栅极相互分开；以及

在所述衬底上形成分别与第三侧面、第四侧面相接的第一掺杂区和第二掺杂区，所述第一掺杂区和第二掺杂区具有不同的掺杂类型；

其中，形成第一掺杂区和第二掺杂区包括：

形成第四掩膜层，并在第四掩膜层的侧壁形成第五掩膜层，第四掩膜层横跨第二掺杂区及其两侧的第一栅极和第二栅极，第五掩膜层横跨沟道区及其两侧的第一栅极和第二栅极；

在第四掩膜层和第五掩膜层的掩蔽下，去除第一栅极、第一栅介质层、第二栅极以及第二栅介质层，并暴露鳍条；

在暴露的第一栅极和第二栅极的侧壁以及暴露的鳍条上形成第一侧墙；

在暴露的鳍条部分形成第一掺杂区；

覆盖第一掺杂区形成第一层间介质层；

在第五掩膜层、第一侧墙和第一层间介质层的掩蔽下，去除第四掩膜层及其下的第一栅极、第一栅介质层、第二栅极以及第二栅介质层，并暴露鳍条；

在暴露的第一栅极和第二栅极的侧壁以及暴露的鳍条上形成第二侧墙；

在暴露的鳍条部分形成第二掺杂区。

所述鳍及第一栅介质层和第二栅介质层的形成方法具体包括：

提供SOI衬底；

在所述SOI衬底上形成图案化的第一掩膜层；

在第一掩膜层的侧壁形成第二掩膜层；

以第一掩膜层和第二掩膜层为掩蔽，图案化SOI衬底的顶层硅；

在图案化后的顶层硅的侧壁形成第一栅介质层；

去除第一掩膜层及其下的顶层硅，以形成鳍；

在所述鳍暴露的侧壁上形成第二栅介质层。

优选地，所述鳍的宽度不大于10 nm。