尚经国，刘 溪，刘传家

（沈阳工业大学信息科学与工程学院，沈阳110870）

1 引言

自金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）问世以来，便被作为栅控器件，以其静态工作电流小、开关速度快以及面积小、便于集成等特点，广泛应用于生产生活的方方面面。由于摩尔定律的存在，集成电路的集成度己由最初的几千门增长到了数十亿门的规模，随之也对MOSFET提出了越来越高的要求[1]。目前对MOSFET的主流研究集中在两方面，一方面是提高集成度，令MOSFET等比例缩小。但随着特征尺寸进入纳米级，短沟道效应变得不可忽视，掺杂工艺的难度也在提高。为了降低短沟道效应，可采用多栅结构提高栅控能力[2-4]；工艺上以肖特基势垒代替MOSFET的PN结势垒，很大程度上避开了掺杂高浓度PN结势垒的难题[5]。另一方面是提高MOSFET的性能。由于MOSFET采用漂移扩散物理机制，主要电流为热激发电流，亚阈值摆幅在室温下的降幅存在极限。隧穿场效应晶体管（TFET）以隧穿效应作为导通机理，利用的是量子力学效应而非传统热力学注入，其获得的亚阈值摆幅明显突破了传统MOSFET晶体管的极限[6]。在结构中引入辅助栅和浮栅的设计，更能进一步提高器件性能，不仅能更好地抑制反向漏电流，还可通过设置不同极性的电压形成不同的导通类型，显著提高了器件的兼容性[7-10]。

2 器件结构及工作机理

2.1 结构与参数设计

如图1所示，是所设计的新型可编程静电场效应晶体管在Silvaco TCAD软件中生成的俯视截面图。图中明显可见两侧由二氧化铪为介质材料的浮栅结构与上下由普通硅介质围成的方筒型栅结构。……