[發(fā)明專利]一種垂直環(huán)繞柵結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管、制作方法及應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910052205.3
• 申請(qǐng)日: 2009-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN101567394A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊恒;成海濤;戴斌;吳燕紅;李昕欣;王躍林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H01L29/808
• 分類號(hào): H01L29/808;B81B7/02;B81C1/00;H01L21/337;G01B7/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 潘振甦

1.一種垂直環(huán)繞柵結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括源區(qū)、漏區(qū)、環(huán)繞柵、敏感柵、溝道以及源漏區(qū)壓焊塊或金屬引線，其中，源區(qū)和漏區(qū)通過(guò)溝道連接，敏感柵和環(huán)繞柵相連，且所述敏感柵和環(huán)繞柵是通過(guò)光刻和干法刻蝕工藝以及擴(kuò)散摻雜工藝形成，環(huán)繞柵包圍溝道的上、左、右三面，溝道是垂直的；溝道與環(huán)繞柵形成一個(gè)pn結(jié)；源、漏區(qū)通過(guò)壓焊塊或金屬引線與外電路實(shí)現(xiàn)電學(xué)連接；敏感柵與敏感結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)平行板電容器，所述的敏感結(jié)構(gòu)為雙端固支梁-質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)或任何側(cè)向運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

2.按權(quán)利要求1所述的垂直環(huán)繞柵結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管制作在絕緣體上硅片的頂層硅上，通過(guò)埋層氧化層實(shí)現(xiàn)隔離。

3.按權(quán)利要求2所述的垂直環(huán)繞柵結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于溝道的厚度等于絕緣體上硅片的頂層硅的厚度減去位于所述溝道上面的環(huán)繞柵部分與空間電荷區(qū)的厚度；多個(gè)溝道并聯(lián)時(shí)，溝道的總長(zhǎng)度不變，溝道的厚度等于多個(gè)溝道厚度的疊加。

4.按權(quán)利要求2所述的垂直環(huán)繞柵結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于源區(qū)和漏區(qū)的厚度等于絕緣體上硅片的頂層硅的厚度。

5.按權(quán)利要求1或4所述的垂直環(huán)繞柵結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于源區(qū)、漏區(qū)與溝道的摻雜類型相同；敏感柵和環(huán)繞柵的摻雜類型相同且與溝道的摻雜類型相反。

6.按權(quán)利要求1所述的垂直環(huán)繞柵結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于敏感柵和環(huán)繞柵的摻雜濃度高于溝道摻雜濃度一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

7.按權(quán)利要求5所述的垂直環(huán)繞柵結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于敏感柵和環(huán)繞柵的摻雜濃度高于溝道摻雜濃度一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

8.制作如權(quán)利要求1所述的垂直環(huán)繞柵結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，其特征在于所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管與敏感結(jié)構(gòu)制作在絕緣體上硅片的頂層硅上，采用微機(jī)械加工方法同時(shí)制成，具體步驟是：

(1)對(duì)于n溝場(chǎng)效應(yīng)晶體管，采用頂層硅為n型的絕緣體上硅片；在頂層硅上熱生長(zhǎng)氧化硅保護(hù)層，通過(guò)光刻和干法刻蝕工藝刻蝕形成敏感結(jié)構(gòu)、敏感柵，以及環(huán)繞柵的摻雜窗口，并去除敏感結(jié)構(gòu)上表面與敏感柵、環(huán)繞柵上表面的氧化硅保護(hù)層；

(2)利用集成電路的擴(kuò)散工藝，在敏感結(jié)構(gòu)、敏感柵與環(huán)繞柵的上表面與側(cè)壁摻雜；對(duì)于n溝場(chǎng)效應(yīng)晶體管，摻雜類型為p型；

(3)再次光刻、干法刻蝕，形成所需要的環(huán)繞柵結(jié)構(gòu)，并通過(guò)深槽實(shí)現(xiàn)垂直環(huán)繞柵結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管與敏感結(jié)構(gòu)的絕緣；

(4)制作金屬電極，腐蝕去除敏感結(jié)構(gòu)下面及溝道下面的埋層氧化層，形成最終結(jié)構(gòu)。

9.按權(quán)利要求8所述的制作方法，其特征在于步驟(2)摻雜濃度達(dá)10¹⁹/cm³以上，以滿足歐姆接觸的要求。

10.按權(quán)利要求1、2或4所述的垂直環(huán)繞柵結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的應(yīng)用，其特征在于用于敏感柵與環(huán)繞柵之間沒(méi)有金屬引線，通過(guò)電容耦合實(shí)現(xiàn)對(duì)敏感結(jié)構(gòu)的位移檢測(cè)。

11.按權(quán)利要求3所述的垂直環(huán)繞柵結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的應(yīng)用，其特征在于用于敏感柵與環(huán)繞柵之間沒(méi)有金屬引線，通過(guò)電容耦合實(shí)現(xiàn)對(duì)敏感結(jié)構(gòu)的位移檢測(cè)。