一种双材料栅异质介质垂直型隧穿场效应晶体管

本技术属于微电子，具体涉及一种双材料栅异质介质垂直型隧穿场效应晶体管。

背景技术：

1、纳米集成电路中，随着器件特征尺寸的不断缩小和集成度的不断提高，泄露电流呈指数级增长。隧穿场效应晶体管(tunneling field effect transistor，tfet)器件由于带间隧穿的工作机制，泄露电流小，亚阈值特性好，非常适用于低功耗电路应用中。

2、在tfet器件的研究中，导通电流、关断电流和亚阈值摆幅是三个必要的性能指标。由于tfet器件的不同对称能态之间的载流子隧穿会导致大隧穿电阻，因而tfet器件的导通电流会远低于金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)器件，难以满足集成电路大驱动电流的使用需求。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种双材料栅异质介质垂直型隧穿场效应晶体管。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、一种双材料栅异质介质垂直型隧穿场效应晶体管，包括：源区、pocket区、沟道区、漏区、隧穿栅介质层、隧穿栅、辅助栅介质层和辅助栅；其中，

3、所述源区、所述pocket区、所述沟道区和所述漏区自上而下依次设置；

4、所述隧穿栅介质层环绕在所述pocket区的外围；

5、所述隧穿栅环绕在所述隧穿栅介质层的外围；

6、所述辅助栅介质层环绕在所述沟道区的外围，并与所述隧穿栅介质层接触；

7、所述辅助栅环绕在所述辅助栅介质层的外围。

8、在一个具体的实施例中，所述源区的材料包括p型掺杂的gasb，所述源区的掺杂浓度为2×1019cm-3，高度为20nm。

9、在一个具体的实施例中，所述pocket区的材料包括p型掺杂的gaassb，掺杂浓度为1×1019cm-3。

10、在一个具体的实施例中，所述沟道区的材料包括n型掺杂的gasb，掺杂浓度为5×1016cm-3。

11、在一个具体的实施例中，所述漏区的材料包括n型掺杂的gaas，掺杂浓度为5×1018cm-3，高度为20nm。

12、在一个具体的实施例中，所述隧穿栅介质层的材料包括hfo2；

13、所述辅助栅介质层的材料包括sio2、si3n4、al2o3、hfo2中的一种。

14、在一个具体的实施例中，所述隧穿栅的功函数大于所述辅助栅的功函数；

15、所述隧穿栅的功函数为3.9～4.6ev；

16、所述辅助栅的功函数为3.8～4.7ev。

17、在一个具体的实施例中，所述pocket区的高度、所述隧穿栅介质层的高度和所述隧穿栅的高度相同且均为3～17nm；

18、所述沟道区、所述辅助栅介质层的高度和所述辅助栅的高度相同且均为8～22nm。

19、在一个具体的实施例中，还包括：外延层、源极和漏极；

20、所述外延层设置在所述漏区的下表面；

21、所述源极设置在所述源区的上表面；

22、所述漏极设置在所述外延层的上表面，并环绕在所述漏区的外围，且与所述漏区存在间隔。

23、在一个具体的实施例中，所述外延层的材料包括gaas，高度为20nm；

24、所述源极的材料包括铝；

25、所述漏极的材料包括铝。

26、与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

27、通过在pocket区的两侧设置隧穿栅介质层，在沟道区两侧设置辅助栅介质层，并分别在隧穿栅介质层和辅助栅介质层的表面设置隧穿栅和辅助栅，使得隧穿栅介质层和辅助栅介质层组成异质栅介质，隧穿栅介质层和辅助栅介质层分别调控pocket区和沟道区，从而同时优化器件的导通电流和关断电流。

技术特征：

1.一种双材料栅异质介质垂直型隧穿场效应晶体管，其特征在于，包括：源区(1)、pocket区(2)、沟道区(3)、漏区(4)、隧穿栅介质层(5)、隧穿栅(6)、辅助栅介质层(7)和辅助栅(8)；其中，

2.根据权利要求1所述的一种双材料栅异质介质垂直型隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述隧穿栅介质层(5)的材料包括hfo2；

3.根据权利要求1所述的一种双材料栅异质介质垂直型隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述隧穿栅(6)的功函数大于所述辅助栅(8)的功函数；

4.根据权利要求1所述的一种双材料栅异质介质垂直型隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述pocket区(2)的高度、所述隧穿栅介质层(5)的高度和所述隧穿栅(6)的高度相同且均为3～17nm；

5.根据权利要求1所述的一种双材料栅异质介质垂直型隧穿场效应晶体管，其特征在于，还包括：外延层(9)、源极(10)和漏极(11)；

6.根据权利要求5所述的一种双材料栅异质介质垂直型隧穿场效应晶体管，其特征在于，所述外延层(9)的材料包括gaas，高度为20nm；

技术总结本技术涉及一种双材料栅异质介质垂直型隧穿场效应晶体管，包括：源区、pocket区、沟道区、漏区、隧穿栅介质层、隧穿栅、辅助栅介质层和辅助栅；其中，源区、pocket区、沟道区和漏区自上而下依次设置；隧穿栅介质层环绕在pocket区的外围；隧穿栅环绕在隧穿栅介质层的外围；辅助栅介质层环绕在沟道区的外围，并与隧穿栅介质层接触；辅助栅环绕在辅助栅介质层的外围。通过在pocket区的两侧设置隧穿栅介质层，在沟道区两侧设置辅助栅介质层，使得隧穿栅介质层和辅助栅介质层组成异质栅介质，隧穿栅介质层和辅助栅介质层分别调控pocket区和沟道区，从而同时优化器件的导通电流和关断电流。技术研发人员：谢海武,于福金,白小龙受保护的技术使用者：青海师范大学技术研发日：20231122技术公布日：2024/7/25