本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件，特別涉及MOS晶體管。

背景技術(shù)：

隨著電子器件的快速發(fā)展，要求MOS(Metal Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管尺寸越來(lái)越小。然而，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溝道尺寸減小到5nm以下時(shí)，傳統(tǒng)的MOS晶體管會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的短溝道效應(yīng)。在MOS晶體管中隨著源極、漏極之間的電壓增大，漏極與襯底反偏PN結(jié)空間電荷區(qū)展寬，使得溝道區(qū)的有效長(zhǎng)度減小，源漏極間勢(shì)壘降低，在短溝道中尤為明顯。漏致勢(shì)壘降低會(huì)導(dǎo)致MOS晶體管的源漏極開關(guān)電流比值(I_on/I_off)變小，使關(guān)態(tài)特性變差，靜態(tài)功耗變大。在動(dòng)態(tài)電路和存儲(chǔ)單元中，它還可能導(dǎo)致邏輯狀態(tài)發(fā)生混亂，甚至導(dǎo)致源極漏極耗盡層直接相連，使器件失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種MOS晶體管，在溝道長(zhǎng)度較小時(shí)仍然能夠保持非常高的開關(guān)態(tài)電流比，提高M(jìn)OS晶體管關(guān)閉狀態(tài)特性，降低靜態(tài)功耗。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的實(shí)施方式公開了一種MOS晶體管，MOS晶體管包括源極、漏極、溝道區(qū)、第一柵極和第二柵極；

在位于源極與漏極之間的溝道區(qū)的兩側(cè)表面上分別設(shè)置第一柵極和第二柵極，溝道區(qū)為過(guò)渡金屬硫族化合物。

本實(shí)用新型實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于：

在本實(shí)用新型的MOS晶體管中，在源極與漏極之間的溝道區(qū)兩側(cè)表面上設(shè)置兩個(gè)柵極，溝道區(qū)為短溝道層狀材料，這樣能夠保持非常高的開關(guān)態(tài)電流比，提高M(jìn)OS晶體管關(guān)閉狀態(tài)特性，降低靜態(tài)功耗。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施方式中一種MOS晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型第一實(shí)施方式中一種MOS晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

本實(shí)用新型第一實(shí)施方式涉及一種MOS晶體管。圖1是該MOS晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該MOS晶體管包括源極1、漏極3、溝道區(qū)2、第一柵極和4第二柵極5。

在位于源極1與漏極3之間的溝道區(qū)2的兩側(cè)表面上分別設(shè)置第一柵極4和第二柵極5，溝道區(qū)2為過(guò)渡金屬硫族化合物。優(yōu)選地，溝道區(qū)選自于MoS₂、MoSe₂、WS₂、WSe₂中的一種?？梢岳斫?，過(guò)渡金屬硫族化合物為已知材料。

此外，可以理解，第一柵極4和第二柵極5中的每一個(gè)柵極可以包括金屬層(42、52)和氧化物層(41、51)。氧化物層(41、51)可以為HfO₂，或其他氧化物。上述MOS晶體管可以為PMOS晶體管、NMOS晶體管、增強(qiáng)型MOS晶體管或者耗盡型MOS晶體管。

圖2示出了上述MOS晶體管的一個(gè)優(yōu)選例，搭建包含上下兩個(gè)柵極的雙柵極MOS晶體管，溝道區(qū)為層狀MoS₂，金屬層與溝道區(qū)之間的氧化物層為HfO₂。采用雙柵結(jié)構(gòu)的MOS晶體管可以具有非常短的溝道區(qū)，在溝道長(zhǎng)度小于5nm時(shí)仍能保持非常高的開關(guān)態(tài)電流比，I_on/I_off能達(dá)到10⁵量級(jí)，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的MOS晶體管，傳統(tǒng)的MOS晶體管此時(shí)的開關(guān)態(tài)電流比小于10³。并且，上述MOS晶體管能夠降低晶體管關(guān)閉狀態(tài)的漏電流，它的開態(tài)電流值能達(dá)到90μA/μm，使其適用于低功耗電子器件，同時(shí)它的亞閾值擺幅能達(dá)到84mV/decade，接近傳統(tǒng)Si納米線晶體管。

在本實(shí)用新型的MOS晶體管中，在源極與漏極之間的溝道區(qū)兩側(cè)表面上設(shè)置兩個(gè)柵極，在溝道長(zhǎng)度較小時(shí)仍然能夠保持非常高的開關(guān)態(tài)電流比，提高M(jìn)OS晶體管關(guān)閉狀態(tài)特性，降低靜態(tài)功耗。

需要說(shuō)明的是，在本專利的權(quán)利要求和說(shuō)明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

雖然通過(guò)參照本實(shí)用新型的某些優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。