[发明专利]半导体逻辑元件和逻辑电路

说明书

本发明涉及一种半导体逻辑元件，包括：第一导电类型场效应晶体管和第二导电类型场效应晶体管。所述第一FET的栅极是所述半导体逻辑元件的输入，所述第二FET的漏极被称为所述半导体逻辑元件的输出，并且所述第二FET的源极是所述半导体逻辑元件的源极。通过向所述场效应晶体管的端子施加可适用的电位，可以影响所述逻辑元件的输出的状态。本发明还涉及包括描述的逻辑元件的不同种类的逻辑电路。

技术领域

本发明涉及半导体解决方案。更具体地，本发明涉及至少部分地替代互补二进制逻辑中的传统半导体逻辑元件的半导体逻辑元件。

背景技术

为了使本公开清楚，进行了以下备注。在本文中，术语“互补二进制逻辑”指包括对应于半导体逻辑元件或者对应于分别具有输入和输出的互补半导体逻辑元件的一组逻辑元件的逻辑电路。在稳态期间，在互补二进制逻辑电路中：

-在输入处或者在输出处的电位可以具有仅仅两个不同的值，这两个不同的值被称为逻辑电位，以及

-在处于不同电位的这组半导体逻辑元件中的节点之间不存在导电路径，因而实现了低稳态功耗。

另外，在互补二进制逻辑中唯一可能的是建立逻辑元件的网络，这些逻辑元件的输出被连接至其它逻辑元件的输入，以及其中，逻辑元件的输入/输出仅被偏置在两个不同的电位，贯穿该网络，这两个不同的电位是相同的。

重要的是要注意，术语“逻辑”将半导体逻辑元件和包括半导体逻辑元件的逻辑电路与模拟调节元件/电路分开。还应该注意，在本文中，术语“二进制逻辑”、“互补逻辑”和“逻辑”通常被用在提到互补二进制逻辑的上下文中，因为本文不会检查其它逻辑类型。此外，在本文中，由于范围更广且更准确，互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑被称为传统互补导体绝缘体半导体(CCIS)逻辑。相似地，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)被称为导体绝缘体半导体场效应晶体管(CISFET)。传统CCIS逻辑基于两个相反类型的增强模式CISFET。

图2图示了这两个相反类型的增强模式CISFET的示意性布局并且图1图示了这两个相反类型的增强模式CISFET沿着图2的虚线271的示意性横截面。图1和图2中的反斜线指第一导电类型并且斜线指第二导电类型。这两个不同的导电类型指p型和n型，但是它们的设置方式是不相关的。

左手侧的CISFET包括对应于源极的第一导电类型源极掺杂111、对应于漏极和输出的第一导电类型漏极掺杂113、对应于栅极和输出的外部栅极125、围绕外部栅极(除了栅极接触所在位置之外)的一层栅极绝缘体材料161、第二导电类型背栅掺杂147、和至背栅掺杂147的第二导电类型接触掺杂117。右手侧的CISFET包括对应于源极的第二导电类型源极掺杂112、对应于漏极和输出的第二导电类型漏极掺杂114、对应于栅极和输入的外部栅极126、围绕外部栅极126(除了栅极接触所在位置之外)的一层栅极绝缘体材料161、第一导电类型背栅掺杂148、和至背栅掺杂148的第一导电类型接触掺杂118。这两个CISFET和接触掺杂被绝缘体沟槽162围绕。在CISFET下面存在任意导电类型半导体衬底100。