一种具有负电容效应的InGaAs/InAlAs无掺杂隧穿晶体管

本技术涉及半导体，尤其涉及一种具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管。

背景技术：

1、随着半导体器件集成度的提高和器件尺寸的减小，mosfet正逐渐接近物理极限。为了延续摩尔定律，人们开始寻求能替代mosfet的新型器件。隧穿场效应晶体管(tfet)因为具有低亚阈值摆幅、低关态电流、以及低的运行电压，同时还能抑制短沟道效应被认为是最有希望的候选器件之一。

2、然而，传统硅基tfet具有较低的开态电流，为了解决这个问题，研究者们提出了一种新颖的p-n-i-n tfet(即在传统tfet的源边沟道中插入一个薄的n+-pocket)。因为n+-pocket可以调整隧穿结处的能带从而减小横向隧穿距离并增强隧穿结处的横向电场，所以可以大大提高器件的开态电流。但是，制造这种p-n-i-n tfet器件的时候，n+-pocket需要通过离子注入或者双材料栅工艺进行实现，这些方法的使用会增加器件制造的难度从而使得器件产出率大大降低。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管，用以解决传统硅基tfet具有较低的开态电流，而p-n-i-ntfet制造工艺难度较大的问题，达到了提高tfet开态电流且制造工艺简单的目的。

2、本实用新型提供一种具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管，包括：源极、漏极、栅极、栅介质层、源区、漏区、源边沟道区、漏边沟道区和铁电层；

3、所述源极为“[”形，设置于所述晶体管一侧，所述漏极设置于所述晶体管内与所述源极相对的一侧，所述漏极为“]”形，所述栅极设置在所述晶体管另外两侧，且不与所述源极、所述漏极相接触，所述栅极上方设置有铁电层，所述铁电层与所述栅极长度相同；

4、所述栅介质层分为上下两组，所述栅介质层覆盖在所述栅极和所述铁电层上方和侧方，所述栅介质层与所述源极、所述漏极相接触，所述栅介质层包括第一介质层和第二介质层，所述第一介质层一侧与所述源极相接触，另一侧外延至所述铁电层上方，所述第二介质层一侧与所述漏极相接触，另一侧外延至所述铁电层上方，且与所述第一介质层相接触，所述第一介质层与所述第二介质层的上下表面相齐平；

5、所述源区、所述源边沟道区、所述漏边沟道区和所述漏区自左向右分别设置于两组栅介质层之间，所述源区和所述源边沟道区上下表面与所述第一介质层相接触，所述漏区上下表面与所述第二介质层相接触，所述漏边沟道区上下表面与所述第一介质层、所述第二介质层相接触。

6、根据本实用新型提供的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管：所述铁电层材料为铪锆氧，所述铁电层厚度为1～3nm。

7、根据本实用新型提供的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管：所述源极材料为金属铂。

8、根据本实用新型提供的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管：所述漏极材料为铪。

9、根据本实用新型提供的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管：所述第一介质层材料为二氧化铪。

10、根据本实用新型提供的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管：所述第二介质层材料为二氧化硅。

11、根据本实用新型提供的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管：所述源区和源边沟道区材料为铟镓砷(in0.53ga0.47as)。

12、根据本实用新型提供的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管：所述漏区和漏边沟道区材料为铟铝砷(in0.52al0.48as)。

13、本实用新型采用双源漏电极结构，从而使得源区空穴分布更加均匀；并在栅极下添加铁电层，通过负电容的栅压放大效应增强隧穿结中的电场，由于增强的电场可以提高沟道中的电子隧穿几率，解决了传统硅基tfet具有较低的开态电流，而p-n-i-n tfet制造工艺难度较大的问题，达到了提高tfet开态电流且制造工艺简单的目的。

14、本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

技术特征：

1.一种具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管，其特征在于，包括：源极、漏极、栅极、栅介质层、源区、漏区、源边沟道区、漏边沟道区和铁电层；

2.根据权利要求1所述的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管，其特征在于：所述铁电层材料为铪锆氧，所述铁电层厚度为1～3nm。

3.根据权利要求1所述的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管，其特征在于：所述源极材料为金属铂。

4.根据权利要求1所述的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管，其特征在于：所述漏极材料为铪。

5.根据权利要求1所述的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管，其特征在于：所述第一介质层材料为二氧化铪。

6.根据权利要求1所述的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管，其特征在于：所述第二介质层材料为二氧化硅。

7.根据权利要求1所述的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管，其特征在于：所述源区和源边沟道区材料为铟镓砷(in0.53ga0.47as)。

8.根据权利要求1所述的具有负电容效应的ingaas/inalas无掺杂隧穿晶体管，其特征在于：所述漏区和漏边沟道区材料为铟铝砷(in0.52al0.48as)。

技术总结
本技术涉及半导体技术领域，具体提供一种具有负电容效应的InGaAs/InAlAs无掺杂隧穿晶体管，包括：源极、漏极、栅极、栅介质层、源区、漏区、源边沟道区、漏边沟道区和铁电层；采用双源漏电极结构，从而使得源区空穴分布更加均匀；并在栅极下添加铁电层，通过负电容的栅压放大效应增强隧穿结中的电场，增强的电场可以提高沟道中的电子隧穿几率，本技术有效解决了传统硅基TFET具有较低的开态电流，而p‑n‑i‑n TFET制造工艺难度较大的问题，达到了提高TFET开态电流且制造工艺简单的目的。

技术研发人员：刘虎,周晓瑜,李佩锋
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：20230526
技术公布日：2024/1/14