為克服由PN結(jié)或肖特基結(jié)所構(gòu)成器件在納米尺度所面臨的難以逾越的障礙,2005年,PAM2307中芯國(guó)際的肖德元等人首次提出一種圓柱體全包圍柵無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Gate AllAround Cylindrical Junctionless Field Effect Transistor,GAAC JI'T)及其制作方法,它屬于多數(shù)載流子導(dǎo)電器件[29]。2009年首次發(fā)表該器件基于溝道全耗盡的緊湊型模型并推導(dǎo)出該器件的電流一電壓方程表達(dá)式。器件模型與Syn。psys Selltaurus三維器件仿真結(jié)果較為吻合LⅡ]。與傳統(tǒng)的MOSFET不同,無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JI'T)由源區(qū)、溝道、漏區(qū)、柵氧化層及柵極組成,從源區(qū)至溝道和漏區(qū),其雜質(zhì)摻雜類型相同,沒(méi)有PN結(jié),屬于多數(shù)載流子導(dǎo)電的器件。圖1,14描繪了這種簡(jiǎn)化了的圓柱體全包圍柵無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件結(jié)構(gòu)透視圖和沿溝道及垂直于溝道方向的器件剖面示意圖c在SC)I襯底上晶體管有一個(gè)圓柱體的單晶硅溝道,它與器件的源漏區(qū)摻雜類型相同(在圖中為P型)。絕緣體柵介質(zhì)將整個(gè)圓柱 體溝道包裹起來(lái),在其上面又包裹金屬柵。導(dǎo)電溝道與金屬柵之間被絕緣體介質(zhì)隔離,溝道內(nèi)的多數(shù)載流子(空穴)在圓柱體溝道體內(nèi)而非表面由源極達(dá)到漏極。通過(guò)柵極偏置電壓使器件溝道內(nèi)的多數(shù)載流子累積或耗盡,可以調(diào)制溝道電導(dǎo)進(jìn)而控制溝道電流。當(dāng)柵極偏置電壓大到將圓柱體溝道靠近漏極某一截面處的空穴完全耗盡掉,在這種情況下,器件溝道電阻變成準(zhǔn)無(wú)限大,器件處于關(guān)閉狀態(tài)。由于柵極偏置電壓可以從360°方向?qū)A柱體溝道空穴由表及里將其耗盡,這樣大大增強(qiáng)了柵極對(duì)圓柱體溝道的控制能力,還有效地降低了器件的閾值電壓。由于避開(kāi)了不完整的柵氧化層與半導(dǎo)體溝道界面,載流子受到界面散射影響有限,提高了載流子遷移率。此外,無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管屬于多數(shù)載流子導(dǎo)電器件,沿溝道方向,靠近漏極的電場(chǎng)強(qiáng)度比常規(guī)反型溝道的M()S晶體管要來(lái)得低,因此,器件的性能及可靠性得以大大提高。