JP6144885B2 - トンネルトランジスタ、トランジスタを含む論理ゲート、論理ゲートを使用するスタティックランダムアクセスメモリ、およびトンネルトランジスタの製造方法 - Google Patents
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Description
2.ドレイン
3.ドレイン電極
4.ソース
5.ソース電極
6.第1ゲート
7.第1ゲート誘電体材料
8.第1ゲート電極
9.第1側第1ゲート誘電体材料
10.第2ゲート
11.第2ゲート誘電体材料
12.第2ゲート電極
13.第1側第2ゲート誘電体材料
14.第1半導体部分
15.第2半導体部分
16.コンタクト領域
17.接合
18.更なる層
19.延長方向
20.第1側トンネルトランジスタ
21.第2側トンネルトランジスタ
22.分離距離
23.論理ゲート
24.論理ゲートの第1トンネルトランジスタ
25.論理ゲートの第2トンネルトランジスタ
26.第1反転入力
27.第2入力
28.第1ゲート第1トランジスタ
29.第2ゲート第1トランジスタ
30.ソース第1トランジスタ
31.ドレイン第1トランジスタ
32.第1ゲート第2トランジスタ
33.第2ゲート第2トランジスタ
34.ソース第2トランジスタ
35.ドレイン第2トランジスタ
36.出力
37.SRAM
38.第1論理ゲート
39.第2論理ゲート
40.第1入力第1論理ゲート
41.第2入力第1論理ゲート
42.出力第1論理ゲート
43.第1入力第2論理ゲート
44.第2入力第2論理ゲート
45.出力第2論理ゲート
46.第2側第1ゲート誘電体材料
47.第2側第2ゲート誘電体材料
48.伝導帯
49.価電子帯
50.フェルミエネルギホール
51.フェルミエネルギ電子
52.フィン
53.ハードマスク
54.上面フィン
55.酸化物
56.開口部
57.第1ドープ半導体材料
58.第2ドープ半導体材料
59.レジスト
60.露出部分
61.被覆部分
62.ゲート誘電体材料
63.ゲート電極
64.第1部分
65.第2部分
66.第2フィン
Claims (19)
- ドレイン、ソース、および少なくとも第1ゲートとドレインとソースとの間で電流を制御するために第1ゲートから分離された第2ゲートとを含むトンネルトランジスタであって、
ドレインは、ドレイン電極と電気的に接続されたn型ドーパントでドープされた第1半導体部分を含み、
ソースは、ソース電極と電気的に接続されたp型ドーパントでドープされた第2半導体部分を含み、
第1ゲートは、第1ゲート誘電体材料と第1ゲート電極とを含み、
第1ゲート誘電体材料は第1側を有するとともに、第1半導体部分と隣り合って、トンネルトランジスタの第1側で第1半導体部分に沿ってこれと接触し、
第1ゲート電極は、第1ゲート誘電体材料に沿って、第1ゲート誘電体材料の第1側と反対側にあり、
ドレインおよびソースは、トンネルトランジスタのコンタクト領域に沿って互いに隣り合うように配置され、
コンタクト領域は、長手方向に沿って延長方向(19)に延び、
第2ゲートは、第2ゲート誘電体材料と第2ゲート電極とを含み、
第2ゲート誘電体材料は第1側を有するとともに、第2半導体部分と隣り合って、トンネルトランジスタの第2側で第2半導体部分に沿ってこれと接触し、
第2ゲート電極は、第2ゲート誘電体材料に沿って、第2ゲート誘電体材料の第1側の反対側にあり、
第1および第2のゲートは、第1および第2のゲートの間にゲート誘起電位を形成する第1および第2のゲートの間の電位差により、ドレインとソースとの間で、実質的な導電状態と実質的な分離状態との間で電流を制御するように与えられ、
第1および第2のゲート電極は、第1および第2の半導体部分にそれぞれ実質的に沿うように配置され、
第1および第2のゲートは、第1および第2のゲートの間の電位差により誘起される電界が、電界の電界線が延長方向を横切るように、コンタクト領域を通って、互いに対しておよび第1および第2の半導体部分に対して電界が形成されることを特徴とするトンネルトランジスタ。 - トンネルトランジスタの第2側が、トンネルトランジスタの第1側と対向することを特徴とする請求項1に記載のトンネルトランジスタ。
- 第1および第2のゲートが、コンタクト領域の対向する側に配置され、延長方向に垂直な方向に沿った分離距離の延長方向により互いに分離されることを特徴とする請求項1または2に記載のトンネルトランジスタ。
- 第1および第2の半導体部分がドーパントでドープされて、第1および第2のゲートの間に電位差が無いようにソース−ドレインバイアス電圧を印加した場合に、トンネル電流が、ドレインとソースの間のコンタクト領域を横切って得られることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のトンネルトランジスタ。
- 第1および第2の半導体部分がドーパントでドープされて、第1および第2のゲートの間に電位差が無いようにソース−ドレインバイアス電圧を印加した場合に、実質的にトンネル電流がコンタクト領域を横切って得られないことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のトンネルトランジスタ。
- 第1及び第2の半導体部分が、コンタクト領域を形成する接合に沿って互いに接続することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のトンネルトランジスタ。
- コンタクト領域が、第1および第2の半導体部分の間に形成された更なる層であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のトンネルトランジスタ。
- 更なる層が、第3の半導体部分であることを特徴とする請求項7に記載のトンネルトランジスタ。
- 第3の半導体部分が、イントリンシック半導体または1018atom/cm3より少ない、好適には1017atom/cm3より少ないドーピング比でドープされたことを特徴とする請求項8に記載のトンネルトランジスタ。
- 第1おび第2のゲート誘電体材料が、コンタクト領域の対向する側に沿って互いに対向することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のトンネルトランジスタ。
- 第1および第2のゲート誘電体材料の第1側は、延長方向に対して実質的に平行であることを特徴とする請求項10に記載のトンネルトランジスタ。
- ドレイン、ソース、および少なくとも第1ゲートとドレインとソースとの間で電流を制御するために第1ゲートから分離された第2ゲートとを含むトンネルトランジスタであって、
ドレインは、ドレイン電極と電気的に接続されたn型ドーパントでドープされた第1半導体部分を含み、
ソースは、ソース電極と電気的に接続されたp型ドーパントでドープされた第2半導体部分を含み、
第1ゲートは、第1ゲート誘電体材料と第1ゲート電極とを含み、
第1ゲート誘電体材料は第1側を有するとともに、第1半導体部分と隣り合って、トンネルトランジスタの第1側で第1半導体部分に沿ってこれと接触し、
第1ゲート電極は、第1ゲート誘電体材料に沿って、第1ゲート誘電体材料の第1側と反対側にあり、
ドレインおよびソースは、トンネルトランジスタのコンタクト領域に沿って互いに隣り合うように配置され、
コンタクト領域は、第1および第2のゲート誘電体材料の第1側に対して実質的に垂直な延長方向(19)に延び、
第2ゲートは、第2ゲート誘電体材料と第2ゲート電極とを含み、
第2ゲート誘電体材料は第1側を有するとともに、第2半導体部分と隣り合って、トンネルトランジスタの第2側で第2半導体部分に沿ってこれと接触し、
第2ゲート電極は、第2ゲート誘電体材料に沿って、第2ゲート誘電体材料の第1側の反対側にあり、
第1および第2のゲートは、第1および第2のゲートの間にゲート誘起電位を形成する第1および第2のゲートの間の電位差により、ドレインとソースとの間で、実質的な導電状態と実質的な分離状態との間で電流を制御するように与えられ、
第1および第2のゲート電極は、第1および第2の半導体部分にそれぞれ実質的に沿うように配置され、
第1および第2のゲートは、第1および第2のゲートの間の電位差により誘起される電界が、電界の電界線が延長方向を横切るように、コンタクト領域を通って、互いに対しておよび第1および第2の半導体部分に対して電界が形成されることを特徴とするトンネルトランジスタ。 - ゲートの少なくとも1つが、それぞれに隣り合う半導体部分を覆い、それぞれの半導体材料の少なくとも1組の対向する側がゲートを備えることを特徴とする請求項12に記載のトンネルトランジスタ。
- 第1反転入力を有するNANDゲートを形成する論理ゲートであって、
少なくとも請求項4と組み合わせた請求項4〜11のいずれかに1つにかかる第1トンネルトランジスタ(24)と、少なくとも請求項5と組み合わせた請求項5〜11のいずれかに1つにかかる第2トンネルトランジスタとを含み、
第1トンネルトランジスタの第1ゲートと第2トランジスタの第2ゲートが論理ゲートの第1反転入力に接続されて、第1トンネルトランジスタの第1ゲートと第2トンネルトランジスタの第2ゲートに実質的に同じ電位が供給され、
第1トンネルトランジスタの第2ゲートと第2トランジスタの第1ゲートが論理ゲートの第2入力に接続されて、第1トンネルトランジスタの第2ゲートと第2トンネルトランジスタの第1ゲートに実質的に同じ電位が供給され、
第1トランジスタのソースと第2トランジスタのドレインが論理ゲートの出力に接続され、第1トランジスタのドレインは供給電圧Vddに接続するように形成され、第2トランジスタのソースはグラウンドに接続するように形成されることを特徴とする論理ゲート。 - 請求項14にかかる2つの論理ゲートを含むことを特徴とするスタティックランダムアクセスメモリ。
- 論理ゲートの第2の出力と入力が接続されたことを特徴とする請求項15に記載のスタティックランダムメモリ。
- 請求項1〜11のいずれか1つにかかるトンネルトランジスタを製造する方法。
- フィンの上面に形成されたハードマスクの層と共に、基板上に第1ドープ半導体材料から形成されたフィンを形成する工程と、
フィンの周囲に酸化物を形成してハードマスクまで研磨する工程と、
フィンに隣り合って、その長さの第1部分に沿って開口部を形成し、コンタクト領域を形成するために開口部を第2ドープ半導体材料で少なくとも部分的に充填し、第1および第2のドープ半導体材料はn型およびp型のドーパントで対向するようにドープされる工程と、
再度得られた構造の上に酸化物を形成し、再度ハードマスクまで上部を研磨する工程と、
フィンの第1部分の露出した部分を露出させ、フィンの第1部分の覆われた部分がレジストで覆われるようにレジストをパターニングする工程と、
フィンの露出した部分をエッチバックし、第1ドープ半導体材料のその部分がエッチングされた後にハードマスクがエッチバックされ、フィンの露出した部分が第2ドープ半導体材料の下までエッチバックされ、露出部分の第1ドープ半導体材料と第2ドープ半導体材料は、もはや互いに対して隣り合って配置されない工程と、
第1部分の残部の上と、フィンの第1部分から分離されたフィンの長さの第2部分の少なくとも一部の上のハードマスクをエッチバックする工程と、
再度得られた構造の上に酸化物を形成し、第2ドープ半導体材料まで構造を研磨する工程と、
フィンの露出した部分は酸化物で覆われたままで、第2ドープ半導体材料と第1ドープ半導体材料の覆われた部分が酸化物から突出するように、酸化物を窪ませる工程と、
ゲート誘電体材料とゲート電極を含むゲートスタックで、得られた構造の上を覆う工程と、
第1および第2のゲートを形成するためにコンタクト領域の上にレジストを形成する工程と、
レジストで覆われていないゲートスタックを除去する工程と、
レジストを除去する工程と、
得られた構造の上に酸化物を形成する工程と、
第2ドープ半導体材料まで酸化物の上部を研磨する工程と、を含むことを特徴とする請求項17にかかる方法。 - 第1および第2のゲートの間の電位差により誘起された電界が、電界の電界線が延長方向を横切るようにコンタクトを通って形成されることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載のトンネルトランジスタの使用。
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