利用具有隧穿場效應(yīng)晶體管(tfet)的電路實施的復用器邏輯功能的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了具有隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET)器件的復用器電路。例如，復用器電路包括彼此耦合的第一組隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET)器件。第一組TFET器件接收第一數(shù)據(jù)輸入信號、第一選擇信號和第二選擇信號。第二組TFET器件彼此耦合并且接收第二數(shù)據(jù)輸入信號、第一選擇信號和第二選擇信號。輸出端子耦合到第一組TFET和第二組TFET。輸出端子生成復用器電路的輸出信號。
【專利說明】
利用具有隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET)的電路實施的復用器邏輯 功能
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明的實施例在半導體器件的領(lǐng)域中，并且具體而言，在利用具有隧穿場效應(yīng) 晶體管(TFET)的電路實施的復用器邏輯功能的領(lǐng)域中。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于過去幾十年，集成電路中特征的縮放一直是持續(xù)增長的半導體工業(yè)背后的驅(qū) 動力?？s放到越來越小的特征使得半導體芯片的有限基板面積上的功能單元的密度增大。 例如，縮小晶體管的尺寸允許在芯片上結(jié)合更大數(shù)量的存儲器件，實現(xiàn)更大存儲器容量的 產(chǎn)品的制造。然而，對越來越大容量的驅(qū)動并非沒有問題。優(yōu)化每個器件的功率和性能的必 要性已經(jīng)變得越來越顯著。
[0003] 在制造集成電路器件時，金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管(M0SFET)可以用于復用 器邏輯功能并可以利用傳輸門復用器電路和三態(tài)復用器電路來實現(xiàn)。然而，M0SFET具有對 稱的電流-電壓特性，在某些漏極到源極電壓偏置條件期間，具有不期望的泄漏電流。
【附圖說明】
[0004] 圖la示出了用于常規(guī)方法的M0SFET器件的電流電壓特性；
[0005]圖1 b示出了根據(jù)一個實施例的TFET器件的電流電壓特性；
[0006]圖2示出了復用器邏輯門的示圖；
[0007]圖3示出了一個實施例中的具有TFET器件的復用器電路300的框圖；
[0008]圖4a示出了根據(jù)一個實施例的具有TFET器件和反相器的傳輸門MUX電路；
[0009]圖4b示出了根據(jù)一個實施例的具有TFET器件和反相器的三態(tài)門MUX電路；
[0010]圖5示出了根據(jù)一個實施例的類三態(tài)TFET復用器電路；
[0011 ]圖6示出了根據(jù)一個實施例的具有TFET器件的復用器電路；
[0012] 圖7示出了具有M0SFET器件的復用器電路；
[0013] 圖8示出了根據(jù)一個實施例的具有TFET器件的復用器電路；
[0014]圖9示出了根據(jù)一個實施例的具有TFET器件的復用器電路；
[0015] 圖10示出了根據(jù)一個實施例的具有TFET器件的復用器電路；
[0016] 圖11A-11C示出了根據(jù)一個實施例的TFET MUX電路的布局。
[0017] 圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的計算裝置。
【具體實施方式】
[0018] 描述了利用具有隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET)的電路實施的復用器邏輯功能。在以下 描述中，闡述了許多具體細節(jié)，例如具體的集成和材料方式，以便提供對本發(fā)明的實施例的 透徹理解。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可以無需這些具體細節(jié)來實踐本發(fā)明的 實施例。在其它情況下，未詳細描述公知的特征，例如集成電路設(shè)計布局，以便不會不必要 地使本發(fā)明的實施例難以理解。此外，要理解的是，圖中所示的各實施例是例示性表示，并 且未必是按比例繪制的。
[0019] 通常，本文描述的實施例可以適用于具有低功率應(yīng)用的密集邏輯器件的高性能或 縮放晶體管?；趶陀闷鞯碾娐?例如，復用器、解復用器、加法器、X0R、觸發(fā)器等)包括隧穿 場效應(yīng)晶體管(TFET)器件，并利用了TFET的獨特的對稱電流電壓特性。
[0020] 在一個實施例中，基于復用器的電路包括彼此耦合的第一組隧穿場效應(yīng)晶體管 (TFET)器件。第一組TFET器件接收第一數(shù)據(jù)輸入信號、第一選擇信號和第二選擇信號。第二 組TFET器件彼此耦合并且接收第二數(shù)據(jù)輸入信號、第一選擇信號和第二選擇信號。輸出端 子耦合到第一和第二組TFET。輸出端子生成復用器電路的輸出信號。利用提供第二選擇信 號的連接將第一組TFET器件耦合到第二組TFET器件。
[0021] 圖la示出了具有用于常規(guī)方法的M0SFET器件的電流電壓特性的示圖。示圖100針 對不同的柵極到源極電壓偏置，示出了水平軸上的從漏極施加到源極的電壓(V DS)與垂直軸 上的從漏極到源極的電流（Ids)之間的關(guān)系。在具有足夠大的柵極到源極電壓偏置的情況 下，正和負V DS都導致電流傳導。換言之，M0SFET器件具有對稱電流電壓特性。
[0022]圖lb示出了根據(jù)一個實施例的TFET器件的電流電壓特性。TFET能夠針對正漏極-源極偏置傳導很高電流，并針對負漏極-源極偏置傳導不是很低的電流(例如，InA或更低）。 可以通過將利用獨立上拉和下拉M0SFET電路以常規(guī)方式實施的邏輯門組合到單個共享電 路中來將該單向傳導用于密集復用器(MUX)實施方式。利用M0SFET器件，單個共享電路中的 器件的這種布置會造成短路電流、過大的功耗和功能損失。然而對于TFET器件，器件的這種 布置與MOSFET MUX設(shè)計相比，具有改善的面積、時序和功率。MUX電路的兩種原理類型是傳 輸門MUX和三態(tài)MUX。本文公開的新穎的緊湊TFET MUX電路設(shè)計與MOSFET MUX設(shè)計相比提供 了功率、性能和面積的改進。最重要的，在一個實施例中，在緊湊TFET MUX設(shè)計中還減少了 兩個晶體管，導致晶體管寬度可能減小20%。
[0023] 除了傳輸門和三態(tài)MUX之外，與MOSFET MUX拓撲結(jié)構(gòu)相比，其它MUX拓撲結(jié)構(gòu)利用 TFET得以增強。然而，這些其它MUX拓撲結(jié)構(gòu)通常可能不適于高級半導體技術(shù)中的邏輯，因 為這些其它MUX拓撲結(jié)構(gòu)可以使用時鐘控制信號、成比例器件或非再生轉(zhuǎn)移特性，這導致過 大的動態(tài)功率、靜態(tài)功率或?qū)ψ兓`敏。
[0024] TFET器件具有相反摻雜的源極和漏極區(qū)。例如，GaSb-InAs異質(zhì)結(jié)η型TFET(NTFET) 使用P+源極區(qū)、未摻雜的溝道區(qū)和N+漏極區(qū)。結(jié)果，源極和漏極端子不可互換，并且電流電 壓（IV)特性不對稱。對于NTFET，在V GS和VDS為正時，由柵極電壓(VGS)在高值與低值之間調(diào)節(jié) 從漏極到源極區(qū)的電流(Ids)。然而，在V DS小于零時，即為負時(但比導通電壓更負），那么Ids 比其最大Ids飽和值低幾個數(shù)量級。結(jié)果，TFET器件能夠針對正Vds在一個方向上強導電，這 實際是橫向p-n源極到漏極本征二極管的反向偏置，而針對負Vds在另一個方向上不導電，這 實際是橫向p-n源極到漏極本征二極管的正向偏置，如圖lb所示。
[0025]在圖2中示出了MUX邏輯門的示圖。門的主要輸入是"s"（第一選擇信號）、"d0"（第 一數(shù)據(jù)輸入信號)和"dl"（第二數(shù)據(jù)輸入信號）。主要輸出被標記為"out"。選擇信號"s"的邏 輯值將輸入數(shù)據(jù)值的其中之一復用到輸出。邏輯門是反相的，因此，輸出實際上是選定輸入 的補碼。反相器可以也連接在輸出上，以提供輸出信號的非反相版本。圖2中未標記"sb"（第 二選擇信號），因為它是邏輯門內(nèi)部的信號。選擇信號"sb"是選擇信號"s"的反相，并且是驅(qū) 動對輸出進行選擇或取消選擇的N和P晶體管的柵極所必需的。
[0026]圖3示出了一個實施例中的具有TFET器件的復用器電路300的框圖。第一組隧穿場 效應(yīng)晶體管(TFET)器件310 (例如，至少兩個NTFET、至少兩個PTFET)彼此耦合。TFET器件310 至少接收第一數(shù)據(jù)輸入信號"d0"、第一選擇信號"s"和第二選擇信號"sb"。對于其它MUXS 計(例如，2 n個輸入的復用器具有η條選擇線)也可以接收額外的選擇和數(shù)據(jù)輸入信號。第二 組TFET器件(例如，至少兩個NTFET、至少兩個PTFET)彼此耦合。這些器件接收第二數(shù)據(jù)輸入 信號"dl"、第一選擇信號"s"和第二選擇信號"sb"。還可以接收額外的選擇和數(shù)據(jù)輸入信 號。輸出端子340(圖2中的"輸出"）耦合到第一和第二組TFET器件。輸出端子生成復用器電 路300的輸出信號。
[0027]可以利用向第二組TFET器件提供第二選擇信號"sb"的連接(例如，連接650、連接 850、連接950、連接1050)將第一組TFET器件耦合到第二組TFET器件。在一個實施例中，第一 組TFET器件彼此串聯(lián)連接（即，源極和漏極端子彼此串聯(lián)連接）。以不同方式連接柵極端子。 第一組TFET中的每個TFET分別接收第一數(shù)據(jù)輸入信號、第一選擇信號和第二選擇信號中的 一個。第一組TFET包括至少兩個η型TFET和至少兩個p型TFET。第二組TFET的TFET彼此串聯(lián) 連接（即，源極和漏極端子彼此串聯(lián)連接）。第二組TFET中的每個TFET接收第二數(shù)據(jù)輸入信 號、第一選擇信號和第二選擇信號中的一個。第二組TFET包括至少兩個η型TFET和至少兩個 p型TFET。在一個實施例中，復用器電路300包括最多八個TFET。在另一實施例中，圖3包括用 于由信號"s"生成信號"sb"的反相器(例如，480、430、530)。圖4 &示出了根據(jù)一個實施例的 具有TFET器件和反相器的傳輸門MUX電路。電路450包括PTFET器件460-463、NTFET器件470-473、反相器480和輸出490。圖4b示出了根據(jù)一個實施例的具有TFET器件和反相器的三態(tài)門 MUX電路。電路400包括PTFET器件410-413、NTFET器件420-423、反相器430和輸出440。這些 圖中示出的拓撲結(jié)構(gòu)對于MUX電路中使用的M0SFET器件而言是優(yōu)選的。在具有TFET器件的 圖中，源極端子是由括號狀的形狀指示的。源極和漏極的適當取向?qū)τ陔娐氛９ぷ魇潜?不可少的。電路模擬已經(jīng)證實了下表1中概括的這些電路的功能和性能。
[0028]
[0029]為了進行比較，TFET和CMOS器件被設(shè)計成具有相等的泄漏和反相器性能，并且它 們各自的電源電壓對于CMOS為450mV，對于TFET為350mV。報告的延遲是跨輸入和輸出上的 邏輯值之間的所有可能過渡的平均。延遲值包括除MUX自身之外，通過輸入和輸出反相器的 傳播時間，以便完全包含MUX輸入電容和驅(qū)動強度的差異。緊湊TFET MUX拓撲結(jié)構(gòu)比替代方 案更快。柵極的泄漏更低，因為新的TFET MUX設(shè)計中減少了泄漏路徑。TFET MUX緊湊設(shè)計與 表1中的其它設(shè)計相比還具有更低的開關(guān)能量(平均Edyn[aJ])。
[0030] 感興趣的是指出，對于CMOS實施方式，傳輸門MUX比三態(tài)MUX具有更高的性能，但對 于TFET實施方式則情況相反，因為CMOS傳輸門受益于通過一對PM0S和NM0S傳輸晶體管的傳 導。然而，在TFET電路中，在任一時間NTFET或PTFET傳輸晶體管中的僅一個可以"導通"，因 為另一個晶體管具有Vds偏置，使得TFET為"截止"。
[0031] 可以通過比較緊湊TFET MUX設(shè)計與三態(tài)MUX設(shè)計來解釋緊湊TFET MUX設(shè)計的結(jié)構(gòu) 和操作。圖5示出了根據(jù)一個實施例的類三態(tài)TFET復用器電路。輸入堆棧中的串聯(lián)晶體管的 次序是從圖4b中所示的布置切換到圖5中所示的布置，圖4b中所示的布置具有其中d0和d 1 輸入距電源和地最近的TFET。然而，圖4b和5之間的邏輯功能仍然等價。注意，電路500包括 反相器530，其由選擇信號"s"生成反相選擇信號"sb"。電路500包括PTFET器件510-513、 NTFET器件520-523、反相器530和輸出540。在該實施例中，被示為電路500的MUX邏輯門具有 10個晶體管。利用TFET，可以去除該反相器，因為可以在MUX單元自身的核內(nèi)生成反相選擇 信號。
[0032]圖6示出了根據(jù)一個實施例的具有TFET器件的復用器電路。如果去除了圖5中的包 括兩個晶體管的反相器530，則如圖6中所示，需要額外的連接650。電路600包括PTFET器件 610-613、NTFET器件620-623和輸出640 JTFET 610的源極端子660耦合到電源電壓，而 NTFET 623的源極端子661耦合到地參考端子(地電壓）。源極端子660接收電源電壓，而源極 端子661接收地電壓。
[0033] TFET器件的源極和漏極端子的取向非常重要，因為利用反轉(zhuǎn)的源極/漏極取向或 利用具有對稱IV特性的替代器件(例如，M0SFET)，電路將不會正常工作。
[0034] 例如，圖7示出了基于圖6、但具有M0SFET器件的復用器電路。電路700包括p型和η 型M0SFET器件以及輸出740。電路700示出了與CMOS緊湊MUX電路相關(guān)聯(lián)的問題。對于一些輸 入組合，標記為m0的晶體管會允許VDD與地參考端子之間有短路電流。該路徑由虛線710示 出。晶體管111〇會具有大的￥防和￥(^(例如，￥防=31111^，￥(^ = 41911^)，因此對于該示例，會有 4.32uA的靜態(tài)電流。對于一些輸入組合，標記為ml的晶體管也會允許Vdd與地參考端子之間 有短路電流。該路徑由虛線720示出。晶體管ml會具有大的Vds和Vcs，因此對于該示例，會有 4.32uA的靜態(tài)電流。
[0035] 然而，利用用于電路700的TFET器件，NTFET (m0晶體管）的VDS會為負值，因此傳導會 是最小的。該電路的許多變型是可能的，并且圖8和9中示出了幾個示例。
[0036]圖8示出了根據(jù)一個實施例的具有TFET器件的復用器電路。電路800包括PTFET器 件810-813、NTFET器件820-823、PTFET 810的漏極端子與NTFET 823的漏極端子之間的連接 850、以及輸出840 JTFET 810的源極端子860耦合到電源電壓，而NTFET 823的源極端子861 耦合到地參考端子(地電壓）。源極端子860接收電源電壓，而源極端子861接收地電壓。 [0037]圖9示出了根據(jù)一個實施例的具有TFET器件的復用器電路。電路900包括PTFET器 件910-913、NTFET器件920-923、PTFET 910的漏極端子與NTFET 923的漏極端子之間的連接 950、以及輸出940 JTFET 910的源極端子960耦合到電源電壓，而NTFET 823的源極端子961 耦合到地參考端子。源極端子960接收電源電壓，而源極端子961接收地電壓。
[0038]由"s"選通的晶體管必須附接到電壓源或地參考端子，以適當驅(qū)動反相選擇信號 "sb"，但由"dl"、"do"和"sb"選通的晶體管的串聯(lián)布置可以采用任何次序。圖10中示出了產(chǎn) 生最快的最壞情形性能的布置。
[0039]圖10示出了根據(jù)一個實施例的具有TFET器件的復用器電路。電路1000包括PTFET 器件1010-1013、NTFET器件1020-1023、PTFET 1010的漏極端子以NTFET 1023的漏極端子之 間的連接1050、以及輸出端子HMOITFET 1010的源極端子1060耦合到電源電壓，而NTFET 1023的源極端子1061耦合到地參考端子。
[0040]在某些實施例中，以"sb"作為輸入的TFET的串聯(lián)布置被設(shè)計為最接近輸出節(jié)點， 這是由于源自于"選擇"信號過渡的時序弧經(jīng)常是最慢的，因為"s"的過渡必須在輸出能夠 切換之前首先切換"sb"，即，該布置使得來自"sb"切換的輸出延遲能夠?qū)敵銮袚Q具有最 小的延遲影響。
[00411 根據(jù)一個特定實施例，分別在圖11A-11C中示出了TFET MUX電路的示例性布局。布 局1100、1110和1120示出了用于輸入數(shù)據(jù)信號（"(10"、"(11"）、選擇信號（"8"、"813"）、輸出信 號、電源電壓(vdd)和地參考端子(gnd)的示例性布局。這些示例性布局還包括柵極層1140、 源極/漏極層1150、第一金屬層1160和第二金屬層1170。
[0042]在一個實施例中，可以將p型TFET設(shè)計成在源極區(qū)中具有Si、Ge、Sn或這些材料的 任何合金，并且在包括柵極區(qū)下方的溝道區(qū)并且還包括漏極區(qū)的有源區(qū)中具有Si、Ge、Sn或 這些材料的任何組合。在實施例中，可以將TFET設(shè)計成在源極區(qū)中具有In、Ga、Al、As、Sb、P、 N或這些材料的任何合金，并且在包括柵極區(qū)下方的溝道區(qū)并且還包括漏極區(qū)的有源區(qū)中 具有In、Ga、Al、A S、Sb、P、N或這些材料的任何組合。包括接觸部在內(nèi)，可以將TFET器件設(shè)計 成像對應(yīng)M0SFET器件那樣小。
[0043]在上述實施例中，無論形成于虛擬襯底層還是體襯底上，用于TFET器件制造的下 方襯底都可以由能夠承受制造過程的半導體材料構(gòu)成。在實施例中，襯底為體襯底，例如半 導體工業(yè)中通常使用的P型硅襯底。在實施例中，襯底由晶體硅、摻雜有電荷載流子的硅/鍺 或鍺層構(gòu)成，電荷載流子例如但不限于磷、砷、硼或其組合。在另一實施例中，襯底由不同晶 體襯底頂部生長的外延層構(gòu)成，例如硼摻雜體硅單晶襯底上生長的硅外延層。
[0044] 襯底反而可以包括形成于體晶體襯底與外延層之間的絕緣層，以形成例如絕緣體 上硅襯底。在實施例中，絕緣層由利潤但不限于二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或高k電介質(zhì)層 的材料組成。襯底替代地可以由III-V族材料構(gòu)成。在實施例中，襯底由例如但不限于氮化 鎵、磷化鎵、砷化鎵、磷化銦、銻化銦、砷化銦鎵、砷化鋁鎵、磷化銦鎵或其組合的II ι-v材料 構(gòu)成。在另一實施例中，襯底由III-V材料和電荷載流子摻雜劑雜質(zhì)原子構(gòu)成，雜質(zhì)原子例 如但不限于碳、硅、鍺、氧、硫、硒或碲。
[0045] 在以上實施例中，TFET器件包括源極漏極區(qū)，其可以摻雜有電荷載流子雜質(zhì)原子。 在實施例中，IV族材料源極和/或漏極區(qū)包括例如但不限于磷或砷的η型摻雜劑。在另一實 施例中，IV族材料源極和/或漏極區(qū)包括例如但不限于硼的ρ型摻雜劑。
[0046]在以上實施例中，盡管并非始終示出，但要理解，TFET包括具有柵極電介質(zhì)層和柵 極電極層的柵極疊置體。在實施例中，柵極電極疊置體的柵極電極由金屬柵極構(gòu)成，并且柵 極電介質(zhì)層由高K材料構(gòu)成。例如，在一個實施例中，柵極電介質(zhì)層由諸如但不限于氧化鉿、 氮氧化鉿、娃酸鉿、氧化鑭、氧化錯、娃酸錯、氧化鉭、鈦酸鋇鎖、鈦酸鋇、鈦酸鎖、氧化紀、氧 化鋁、氧化鋁、氧化鉛鉭鈧、鈮酸鉛鋅或其組合等材料構(gòu)成。在實施例中，柵極電介質(zhì)層由頂 部高k部分和下部構(gòu)成，下部由半導體材料的氧化物構(gòu)成。在一個實施例中，柵極電介質(zhì)層 由氧化鉿的頂部和二氧化硅或氮氧化硅的底部構(gòu)成。
[0047]在實施例中，柵極電極由諸如但不限于金屬氮化物、金屬碳化物、金屬硅化物、金 屬鋁化物、鉿、鋯、鈦、鉭、鋁、釕、鈀、鉑、鈷、鎳或?qū)щ娊饘傺趸锏冉饘賹訕?gòu)成。在具體實施 例中，柵極電極由形成在金屬功函數(shù)設(shè)置層上方的非功函數(shù)設(shè)置填充材料構(gòu)成。在實施例 中，柵極電極由P型或N型材料構(gòu)成。柵極電極疊置體還可以包括電介質(zhì)間隔體。
[0048]上述TFET半導體器件覆蓋平面和非平面器件，包括柵極全包圍器件。于是，更一般 地，半導體器件可以是包含柵極、溝道區(qū)和一對源極/漏極區(qū)的半導體器件。此外，可以制造 額外的互連線路，以便將這樣的器件集成到集成電路中。
[0049] 通常，本文描述的一個或多個實施例涉及用于復用器電路的隧穿場效應(yīng)晶體管 (TFET)?？梢酝ㄟ^例如但不限于化學氣相沉積(CVD)或分子束外延(MBE)的技術(shù)或其它類似 工藝來形成用于這種器件的IV族或III-V族有源層。
[0050] 圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的計算裝置1200。計算裝置1200容納板 1202。板1202可以包括多個部件，包括但不限于處理器1204和至少一個通信芯片1206。處理 器1204物理和電耦合至板1202。在一些實施方式中，至少一個通信芯片1206也物理和電耦 合至板1202。在其它實施方式中，通信芯片1206是處理器1204的部分。
[0051]根據(jù)其應(yīng)用，計算裝置1200可以包括可以或可以不物理和電耦合至板1202的其它 部件。這些其它部件包括但不限于易失性存儲器（例如，DRAM)、非易失性存儲器（例如， R0M)、閃速存儲器、圖形處理器、數(shù)字信號處理器、密碼處理器、芯片組、天線、顯示器、觸摸 屏顯示器、觸摸屏控制器、電池、音頻編解碼器、視頻編解碼器、功率放大器、全球定位系統(tǒng) (GPS)裝置、羅盤、加速度計、陀螺儀、揚聲器、照相機和大容量存儲裝置(例如硬盤驅(qū)動器、 光盤(CD)、數(shù)字多功能盤(DVD)等等）。
[0052]通信芯片1206能夠?qū)崿F(xiàn)往返于計算裝置1200傳輸數(shù)據(jù)的無線通信。術(shù)語"無線"及 其派生詞可以用于描述可以通過使用經(jīng)調(diào)制的電磁輻射通過非固體介質(zhì)來傳遞數(shù)據(jù)的電 路、裝置、系統(tǒng)、方法、技術(shù)、通信信道等。該術(shù)語并非暗示相關(guān)聯(lián)的裝置不包含任何線路，盡 管在一些實施例中它們可能不包含線路。通信芯片1206可以實施若干無線標準或協(xié)議的任 一種，包括但不限于Wi-Fi (IEEE 802 · 11族）、WiMAX( IEEE 802 · 16族）、IEEE802 · 20、長期演 進（LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、藍牙、其衍生物，以及被 指定為3G、4G、5G和更高代的任何其它無線協(xié)議。計算裝置1200可以包括多個通信芯片 1206。例如，第一通信芯片1206可以專用于較短距離的無線通信，例如Wi-Fi和藍牙，第二通 信芯片1206可以專用于較長距離的無線通信，例如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO 等。
[0053]計算裝置1200的處理器1204包括封裝在處理器1204內(nèi)的集成電路管芯1210。在本 發(fā)明的一些實施方式中，處理器的集成電路管芯包括根據(jù)本發(fā)明的實施方式構(gòu)建的具有隧 穿場效應(yīng)晶體管(TFET)的一個或多個復用器電路1212。術(shù)語"處理器"可以指處理來自寄存 器和/或存儲器的電子數(shù)據(jù)以將該電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以存儲在寄存器和/或存儲器中的其 它電子數(shù)據(jù)的任何器件或器件部分。
[0054]通信芯片1206還包括封裝在通信芯片1206內(nèi)的集成電路管芯1220。根據(jù)本發(fā)明的 另一實施方式，通信芯片的集成電路管芯包括根據(jù)本發(fā)明的實施方式構(gòu)建并布置的具有隧 穿場效應(yīng)晶體管(TFET)的一個或多個復用器電路1921。
[0055] 在其它實施方式中，計算裝置1200內(nèi)容納的另一個部件可以包括集成電路管芯， 該集成電路管芯包括根據(jù)本發(fā)明的實施方式構(gòu)建并布置的具有隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET) 的一個或多個復用器電路。
[0056] 在各個實施方式中，計算裝置1200可以是膝上計算機、上網(wǎng)本、筆記本、超級本、智 能電話、平板計算機、個人數(shù)字助理(PDA)、超級移動PC、移動電話、臺式計算機、服務(wù)器和高 性能計算機(HPC)、打印機、掃描儀、監(jiān)視器、機頂盒、娛樂控制單元、數(shù)字照相機、便攜式音 樂播放機或數(shù)字視頻記錄儀。在其它實施方式中，計算裝置1200可以是處理數(shù)據(jù)的任何其 它電子裝置。
[0057]因此，本發(fā)明的實施例包括具有隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET)的復用器電路。
[0058] 在實施例中，復用器電路(例如，電路300、電路400、電路450、電路500、電路600、電 路800、電路900、電路1000)包括彼此耦合的第一組隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET)器件。TFET器 件接收第一數(shù)據(jù)輸入信號、第一選擇信號和第二選擇信號。第二組TFET器件彼此耦合并且 接收第二數(shù)據(jù)輸入信號、第一選擇信號和第二選擇信號。輸出端子耦合到第一和第二組 TFET。輸出端子生成復用器電路的輸出信號。
[0059]在一個實施例中，利用提供第二選擇信號的連接將第一組TFET器件耦合到第二組 TFET器件。
[0060]在一個實施例中，第一組TFET器件包括具有源極端子和接收第一選擇信號的柵極 端子的TFET。源極端子接收電源或地電壓。
[0061 ]在實施例中，第一組TFET器件的TFET器件彼此串聯(lián)連接（即，源極和漏極端子彼此 串聯(lián)連接），第二組的TFET器件彼此串聯(lián)連接（即，一個TFET器件的源極端子串聯(lián)連接到另 一個TFET的漏極端子）。第一組TFET器件的每個TFET可以分別接收第一數(shù)據(jù)輸入信號、第一 選擇信號和第二選擇信號的其中之一。
[0062] 在一個實施例中，第一組TFET器件包括兩個η型TFET和兩個p型TFET。第二組TFET 器件包括兩個η型TFET和兩個p型TFET。
[0063]在實施例中，第二組TFET器件的每個TFET分別接收第二數(shù)據(jù)輸入信號、第一選擇 信號和第二選擇信號的其中之一。
[0064] 在一個實施例中，復用器電路包括最多八個TFET器件。
[0065] 在一個實施例中，復用器電路(例如，電路450)包括具有兩個η型TFET器件和兩個p 型TFET器件的第一組TFET器件。第一 p型TFET器件串聯(lián)耦合到第一 η型TFET器件，并且第二p 型TFET器件并聯(lián)耦合到第二η型TFET器件。第二組TFET器件包括兩個η型TFET器件和兩個p 型TFET器件，其中第一 p型TFET器件串聯(lián)耦合到第一 η型TFET器件，并且第二p型TFET器件并 聯(lián)耦合到第二η型TFET器件。第一η和p型TFET的輸出連接到并聯(lián)的η和p TFET的公共節(jié)點。 [0066] 在一個實施例中，復用器電路(例如，電路400)包括具有彼此耦合的兩個η型TFET 器件和彼此耦合的兩個P型TFET器件的第一組TFET器件。第二組TFET器件包括彼此耦合的 兩個η型TFET器件和彼此耦合的兩個p型TFET器件。
[0067] 在一個實施例中，復用器電路（例如，電路300、電路400、電路450、電路500、電路 600、電路800、電路900、電路1000)包括接收第一數(shù)據(jù)輸入信號、第二數(shù)據(jù)輸入信號、第一選 擇信號和第二選擇信號的P型隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET)器件。N型隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET) 器件耦合到P型TFET器件。η型TFET器件接收第一和第二數(shù)據(jù)輸入信號、第一選擇信號和第 二選擇信號。輸出端子耦合到η型和P型TFET器件以生成復用器電路的輸出信號。利用提供 第二選擇信號的連接將Ρ型TFET器件的至少一個晶體管耦合到η型TFET器件的至少一個晶 體管。p型TFET器件包括具有耦合到電源電壓的源極端子和接收第一選擇信號的柵極端子 的ρ型TFET器件。η型TFET器件包括具有耦合到地電壓的源極端子和接收第一選擇信號的柵 極端子的η型TFET器件。
[0068]在一個實施例中，計算裝置(例如，計算裝置1200)包括存儲電子數(shù)據(jù)的存儲器和 耦合到該存儲器的處理器。處理器處理電子數(shù)據(jù)并且包括具有復用器電路的集成電路管 芯。復用器電路(例如，電路300、電路400、電路450、電路500、電路600、電路800、電路900、電 路1000)包括彼此耦合并且接收第一數(shù)據(jù)輸入信號、第一選擇信號和第二選擇信號的第一 組隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET)器件。
[0069]第二組TFET器件彼此耦合并且接收第二數(shù)據(jù)輸入信號、第一選擇信號和第二選擇 信號。輸出端子耦合到第一和第二組TFET器件。輸出端子生成復用器電路的輸出信號。利用 提供第二選擇信號的連接將第一組TFET器件耦合到第二組TFET器件。
[0070] 在一個實施例中，第一組TFET器件包括具有源極端子和接收第一選擇信號的柵極 端子的TFET器件。源極端子接收電源或地電壓。
[0071] 在一個實施例中，第一組TFET器件的TFET器件彼此串聯(lián)連接（即，源極和漏極端子 彼此串聯(lián)連接）。
[0072]在一個實施例中，第二組TFET器件的TFET器件彼此串聯(lián)連接（即，源極和漏極端子 彼此串聯(lián)連接）。
【主權(quán)項】
1. 一種復用器電路，包括： 彼此耦合的第一組隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET)器件，接收第一數(shù)據(jù)輸入信號、第一選擇 信號和第二選擇信號； 彼此耦合的第二組TFET器件，接收第二數(shù)據(jù)輸入信號、所述第一選擇信號和所述第二 選擇信號；以及 耦合到所述第一組TFET和所述第二組TFET的輸出端子，所述輸出端子生成所述復用器 電路的輸出信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復用器電路，其中，所述第一組TFET器件利用提供所述第二選 擇信號的連接而耦合到所述第二組TFET器件。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復用器電路，其中，所述第一組TFET器件包括具有源極端子和 接收所述第一選擇信號的柵極端子的TFET，所述源極端子用于接收電源電壓或地電壓。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復用器電路，其中，所述第一組TFET器件的所述TFET器件彼此 串聯(lián)連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復用器電路，其中，所述第一組TFET器件中的每個TFET接收所 述第一數(shù)據(jù)輸入信號、所述第一選擇信號和所述第二選擇信號的其中之一。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的復用器電路，其中，所述第一組TFET器件包括兩個η型TFET和 兩個P型TFET。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復用器電路，其中，所述第二組TFET器件中的所述TFET器件彼 此串聯(lián)連接。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的復用器電路，其中，所述第二組TFET器件中的每個TFET用于接 收所述第二數(shù)據(jù)輸入信號、所述第一選擇信號和所述第二選擇信號的其中之一。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的復用器電路，其中，所述第二組TFET器件包括兩個η型TFET和 兩個P型TFET。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復用器電路，其中，所述復用器電路包括最多八個TFET器件。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復用器電路，其中，所述第一組TFET器件包括串聯(lián)耦合到第 一η型TFET器件的第一p型TFET器件和并聯(lián)耦合到第二η型TFET器件的第二p型TFET器件。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的復用器電路，其中，所述第二組TFET器件包括串聯(lián)耦合到第 一η型TFET器件的第一p型TFET器件和并聯(lián)耦合到第二η型TFET器件的第二p型TFET器件。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復用器電路，其中，所述第一組TFET器件包括彼此耦合的兩 個η型TFET器件和彼此耦合的兩個p型TFET器件。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的復用器電路，其中，所述第二組TFET器件包括彼此耦合的兩 個η型TFET器件和彼此耦合的兩個p型TFET器件。15. -種復用器電路，包括： P型隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET)器件，接收第一數(shù)據(jù)輸入信號、第二數(shù)據(jù)輸入信號、第一 選擇信號和第二選擇信號； 耦合到所述P型TFET器件的η型隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET)器件，所述η型TFET器件接收 所述第一數(shù)據(jù)輸入信號、所述第二數(shù)據(jù)輸入信號、所述第一選擇信號和所述第二選擇信號； 以及 耦合到所述η型TFET器件和所述p型TFET器件的輸出端子，生成所述復用器電路的輸出 信號。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的復用器電路，其中，所述p型TFET器件的至少一個晶體管利 用提供所述第二選擇信號的連接而耦合到所述η型TFET器件的至少一個晶體管。17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的復用器電路，其中，所述ρ型TFET器件包括具有耦合到電源 電壓的源極端子和接收所述第一選擇信號的柵極端子的Ρ型TFET器件。18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的復用器電路，其中，所述η型TFET器件包括具有耦合到地電 壓的源極端子和接收所述第一選擇信號的柵極端子的η型TFET器件。19. 一種計算裝置，包括： 存儲電子數(shù)據(jù)的存儲器；以及 耦合到所述存儲器的處理器，所述處理器處理電子數(shù)據(jù)，所述處理器包括具有復用器 電路的集成電路管芯，所述復用器電路包括： 彼此耦合的第一組隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET)器件，接收第一數(shù)據(jù)輸入信號、第一選擇 信號和第二選擇信號； 彼此耦合的第二組TFET器件，接收第二數(shù)據(jù)輸入信號、所述第一選擇信號和所述第二 選擇信號；以及 耦合到所述第一組TFET器件和所述第二組TFET器件的輸出端子，所述輸出端子生成所 述復用器電路的輸出信號。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的計算裝置，其中，所述第一組TFET器件利用提供所述第二選 擇信號的連接而耦合到所述第二組TFET器件。21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的計算裝置，其中，所述第一組TFET器件包括具有源極端子和 接收所述第一選擇信號的柵極端子的TFET器件，所述源極端子接收電源電壓或地電壓。22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的計算裝置，其中，所述第一組TFET器件中的所述TFET器件彼 此串聯(lián)連接。23. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的計算裝置，其中，所述第二組TFET器件中的所述TFET器件彼 此串聯(lián)連接。24. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的計算裝置，其中，所述第二組TFET器件包括具有源極端子和 接收所述第一選擇信號的柵極端子的TFET器件，所述源極端子接收電源電壓或地電壓。
【文檔編號】H01L29/88GK106030824SQ201480076342
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年3月27日
【發(fā)明人】D·H·莫里斯, U·E·阿維奇, R·里奧斯, I·A·揚
【申請人】英特爾公司