[发明专利]隧穿场效晶体管结构与其制作方法

说明书

本发明公开一种隧穿场效晶体管结构与其制作方法。该隧穿场效晶体管的制作方法，包含提供一基底，其上包含有一鳍状结构，其中该鳍状结构包含有一第一导电型态，接着形成一介电层位于该基底以及该鳍状结构上，并形成一栅极凹槽于该介电层中，然后在该栅极凹槽内形成一第一功函数金属层，该第一功函数金属层至少定义有一左部分、一右部分以及一中央部分，之后进行一蚀刻步骤，以移除该第一功函数金属层的该中央部分，并形成一凹槽于该第一功函数金属层的该左部分以及该右部分之间，以及形成一第二功函数金属层，至少填入该凹槽。

技术领域

本发明涉及半导体制作工艺领域，尤其是涉及一种隧穿场效晶体管结构与其制作方法。

背景技术

半导体集成电路产业在过去几十年中快速增长。半导体材料和设计的技术进步有限，电路也越来越复杂。随着材料和设计的发展，使加工和制造相关的技术也随之进步。在半导体发展过程中，每单位面积的连接设备数量逐渐增加，且能可靠地制造的最小组件尺寸也逐渐变小。

然而，随着最小元件的尺寸减少，也增加许多挑战。例如漏电流可能变得越来越明显，信号可以更容易地互相影响，电力已经成为一个重要的问题。半导体集成电路行业在此元件缩小的过程中已经取得了许多进展，其中一个发展便是利用隧穿场效晶体管(tunneling field-effect transistor，TFET)取代普通的金属氧化物半场效晶体管(MOSFET)。

相较于传统MOSFET的亚阈值摆幅斜率(subthreshold swing，SS)受到物理的限制，而无法随着器件尺寸的缩小而同步缩小。由于TFET与MOSFET工作机制不同，所以TFET的亚阈值摆幅也可以小于60mV/dec，并可以降低器件静态漏电流。然而，目前的TFET仍有改进与发展空间。

发明内容

本发明提供一种隧穿场效晶体管(tunnel field-effect transistor，TFET)结构，包含一基底，其上包含有一鳍状结构，其中该鳍状结构包含有一第一导电型态，一介电层位于该基底以及该鳍状结构上，该介电层包含有一栅极凹槽，一栅极结构，位于该栅极凹槽内，该栅极结构包含有一栅极导电层以及一功函数金属层，其中该功函数金属层包含有一左部分、一右部分以及一位于该左部分与该右部分之间的一中央部分，其中该中间部分的材质与该左部分以及该右部分不同，以及一源极以及一漏极，分别位于该基底上的该鳍状结构两侧。

本发明另提供一种隧穿场效晶体管(tunnel field-effect transistor，TFET)的制作方法，包含提供一基底，其上包含有一鳍状结构，其中该鳍状结构包含有一第一导电型态，接着形成一介电层位于该基底以及该鳍状结构上，并形成一栅极凹槽于该介电层中，然后在该栅极凹槽内形成一第一功函数金属层，该第一功函数金属层至少定义有一左部分、一右部分以及一中央部分，之后进行一蚀刻步骤，以移除该第一功函数金属层的该中央部分，并形成一凹槽于该第一功函数金属层的该左部分以及该右部分之间，以及形成一第二功函数金属层，至少填入该凹槽。

综上所述，本发明特征在于，将TFET结构与目前现有的鳍状晶体管制作工艺结合，此外TFET结构的栅极由不同种材料所构成，可以大幅降低的TFET结构亚阈值摆幅斜率(SS)，并且适用于现有制作工艺环境。

附图说明

图1至图9为本发明所提供的隧穿场效晶体管的制作方法的一第一优选实施例的示意图；

图10为本发明TFET结构的能带图；

图11为TFET结构的转换特性图。

主要元件符号说明

100 基底

101 鳍状结构

110 虚置栅极结构

112 牺牲栅极层

114 间隙壁