為進(jìn)一步提高器件性能,降低漏電流,⒛12年,IBM的研究人員提出并實(shí)驗(yàn)了一種Ⅸ)I平面結(jié)構(gòu)無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管,其溝道摻雜濃度采用梯度分布,由表及里濃度逐漸降低, M24C04-WMN6TP件的性能進(jìn)一步得到改善。這是由于降低了遠(yuǎn)離柵極溝道部分的摻雜濃度,使其載流子容易 耗盡,可以大大降低器件關(guān)態(tài)漏電流。

   受IBM研究人員的啟發(fā),肖德元對(duì)其早期提出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)進(jìn)行了改進(jìn),其圓柱體溝道摻雜濃度采用梯度濃度分布,由圓柱體表面至中心濃度逐漸降低。制造工藝并不復(fù)雜,在圓柱體溝道表面沉積一層磷摻雜或者硼摻雜的二氧化硅犧牲層,經(jīng)高溫?zé)o限表面源擴(kuò)散,在圓柱體溝道內(nèi)就可以形成梯度摻雜濃度分布,之后再去除二氧化硅犧牲層。器件模擬結(jié)果表示,器件的性能可以進(jìn)一步得到改善。

   場(chǎng)效應(yīng)晶體管垂直溝道方向剖面結(jié)構(gòu)示意圖其實(shí)人類歷史上提出的第一個(gè)固態(tài)晶體管是無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JunctionlessTransistor)。1928年,Julius Edgar I'ilienfeld申請(qǐng)了一個(gè)名為“一種控制電流的器件”的美國(guó)專利(專利號(hào)1900018)[δ5]。I'ilienfeld在他的歷史性專利中第一次描述了場(chǎng)效應(yīng)晶體管

(neld Effect Transistor,FET)概念,很像現(xiàn)代的JFET器件。在他的設(shè)計(jì)中提出了一個(gè)三端器件,按照現(xiàn)代的說(shuō)法,從硫化銅(12)源極(14)到漏極(15)的電流由來(lái)自鋁金屬柵(10)的電場(chǎng)所控制,金屬柵與硫化銅溝道由氧化鋁柵介質(zhì)材料(11)隔離開來(lái)。施加于柵極電壓使得硫化銅薄膜的載流子被耗盡,從而調(diào)節(jié)其電導(dǎo)率。理想情況下,應(yīng)該可以完全耗盡掉硫化銅薄膜里的載流子,在這種情況下,器件溝道電阻變成準(zhǔn)無(wú)限大。在硫化銅 薄膜(12)上開一個(gè)V形溝槽(13)有助于在此處將硫化銅薄膜里的載流子耗盡掉,使器件更容易關(guān)閉。因此,在一定意義上可以說(shuō),第一個(gè)晶體管就是一個(gè)無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件,很遺憾,I'ilienfeld從來(lái)也沒(méi)有發(fā)表任何關(guān)于這種器件的研究文章。限于當(dāng)時(shí)有限的半導(dǎo)體知識(shí)及技術(shù)條件,人們還不能制作出這種正常工作的無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件,USP1900018專利被掩埋在歷史長(zhǎng)河中,幾乎被人遺忘,直到2012年,該原型器件才由Shi句i等人制作出來(lái)。