[发明专利]横向可集成的肖特基结势垒场效应管

说明书

本发明提出了一种横向可集成的肖特基结势垒场效应管，包括：N型衬底，所述N型衬底表面设有源极金属、栅介质层和漏极金属，所述栅介质层上方设有栅电极，所述源极金属和N型衬底之间以及漏极金属和N型衬底之间的接触为肖特基接触。由于本发明器件不需要高掺杂浓度的P型源极接触区和P型漏极接触区，器件具有更小的横向尺寸，同时，器件的栅电极不需要覆盖P型源极接触区和P型漏极接触区，因此栅电极的长度更小，所以器件的栅电极寄生电容更小，器件具有更快的开关速度。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，更具体的说，是涉及集成电路设计和制造的横向可集成的肖特基结势垒场效应管。

背景技术

金属氧化物半导体场效应管具有耐压高、增益大、易驱动、导通电阻小等优点，广泛的应用于集成电路设计和制造，尤其是高集成度的数字集成电路领域。金属氧化物半导体场效应管的横向尺寸决定着电路的集成度，而器件的栅电极长度决定着器件的栅电极寄生电容大小，因此，金属氧化物半导体场效应管的横向尺寸和栅电极长度对数字集成电路的成本和性能有着决定性的作用，成为衡量半导体器件的重要指标。

传统金属氧化物半导体场效应管的结构如图1所示，为了使源极金属与半导体之间以及漏极金属与半导体之间形成欧姆接触，器件增加了高掺杂浓度的P型源极接触区和P型漏极接触区，然而，P型源极接触区和P型漏极接触区的引入增加了器件的横向尺寸，不利于电路集成度的提高。同时，高浓度的P型源极接触区和P型漏极接触区的横向扩散增加了器件的栅电极长度，进而增加了器件的栅电极寄生电容，降低了器件的开关速度。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种横向可集成的肖特基结势垒场效应管，该器件具有很小的横向尺寸和很小的栅电极寄生电容。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明公开了一种横向可集成的肖特基结势垒场效应管，包括：N型衬底，所述N型衬底表面设有源极金属、栅介质层和漏极金属，所述栅介质层上方设有栅电极，所述源极金属和N型衬底之间的接触为肖特基接触，所述漏极金属和N型衬底之间的接触为肖特基接触。

进一步地，所述源极金属和N型衬底之间的肖特基结势垒高度大于N型衬底材料的禁带宽度的0.6倍，所述漏极金属和N型衬底之间的肖特基结势垒高度大于N型衬底材料的禁带宽度的0.6倍。

进一步地，所述源极金属和栅电极之间的横向距离小于20nm，所述漏极金属和栅电极之间的横向距离小于20nm。

进一步地，所述N型衬底表面设有肖特基金属层，所述肖特基金属层和漂移区之间形成肖特基接触。

进一步地，所述肖特基金属层与栅电极之间的横向距离小于20nm。

本发明进一步公开了一种数字信号处理芯片，采用上述的任一种横向可集成的肖特基结势垒场效应管。

本发明有益效果：

(1)传统器件需要高掺杂浓度的P型源极接触区(2)和P型漏极接触区(3)的横向长度大于源极金属(5)和漏极金属(6)，从而增大了器件的横向长度。本发明结构中漏极金属(6)和N型衬底(1)之间形成肖特基接触，当器件处于关断耐压情况时，器件利用漏极金属(6)和N型衬底(1)之间的肖特基结进行耐压，同时，漏极金属(6)的功函数大于N型衬底(1)的功函数，这将使N型衬底(1)表面与漏极金属(6)相接触处的电子耗尽，并积累大量的空穴，同理，N型衬底(1)与源极金属(5)接触面的N型衬底(1)一侧也将积累大量的空穴，当器件的栅电极(7)加负电位时，栅电极(7)下方的N型衬底将发生反型，并积累大量空穴，从而使器件的源极金属(5)和漏极金属(6)通过N型衬底(1)表面的高浓度空穴层相互连接而使器件导通，从本发明器件的工作原理可知，本发明器件不需要高掺杂浓度的P型源极接触区(2)和P型漏极接触区(3)，因此，本发明器件具有更小的横向长度。