[發明專利]硅基平面型三極管器件的制造方法和器件

有效

• 申請號: 201610189386.4
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105679669B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 隋文波;楊德政;薛德勝;司明蘇
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/73
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 宋敏

本發明公開了一種硅基平面型三極管器件的制造方法和器件，其中硅基平面型三極管器件的制造方法，包括對晶片的上表面和下表面分別進行摻雜硼離子和磷離子，從而形成結構為p+?n?n+的平面型三極管的步驟。同時還公開提出利用硅基平面型三極管器件獲得低磁場下大磁電阻效應的基本原理和思路。

技術領域

本發明涉及半導體領域，具體地，涉及一種硅基平面型三極管器件的制造方法和器件，來實現在低磁場下獲得大的磁電阻效應。

背景技術

過去的50年里，世界半導體產業的發展一直遵循著著名的摩爾定律, 即每隔18到24個月芯片上晶體管數目就增加一倍。但由于物理體積的限制，按照摩爾定律的預期，半導體產業的發展在未來十年內將接近極限，傳統晶體管電路的性能無法再進一步提升。如何讓半導體器件超越摩爾定律的限制已經成為當今半導體產業亟待解決的一個重要問題。

實現半導體器件的磁調控不僅賦予了傳統半導體器件新的功能，而且在信息技術上具有廣泛的應用前景。目前半導體器件的磁調控主要可以分為以下兩個方面：一是利用磁場來操控半導體內電子的自旋。通過磁性材料與半導體器件的結合，來實現半導體中自旋的注入、傳輸、調控和探測。但是，目前磁性材料的引入仍然無法與現有的半導體工業緊密結合，同時低的自旋注入效率更使得半導體產業的自旋調控任重而道遠。另一個重要的方面則是避免磁性材料的使用，直接利用磁場來調控半導體中電荷的輸運行為。雖然利用洛侖茲力可以實現磁場對半導體器件輸運性質的調控，但是由于其通常被霍爾電場所抵消，與磁性材料相比，在半導體材料中實現磁操控要困難得多。

目前人們陸續在從窄帶半導體（Ag₂Te，InSb等）到傳統半導體(Si，Ge等)都報道了遠大于目前磁性材料的大磁阻效應，但不難看出本質上人們都是利用洛侖茲力對電荷的操控，因此所需要的工作磁場通常很高，為幾個甚至十幾特斯拉才能獲得可觀的效應。如何降低工作磁場，并進一步探索新的半導體調控機理是目前半導體磁場調控的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種硅基平面型三極管器件的制造方法，以實現低磁場下獲得高的磁電阻效應的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種硅基平面型三極管器件的制造方法，包括對晶片的上表面和下表面分別進行摻雜硼離子和磷離子，從而形成結構為p +- n - n +的平面型三極管的步驟。

優選的，形成結構為p +- n - n +的平面型三極管的步驟具體包括：

步驟1、利用微電機械系統在晶片中摻雜n型粒子從而提高晶片表面電阻率；

步驟2、將摻雜n型粒子后的晶片在氧化爐中高溫處理，從而在晶片表面制作氧化層；

步驟3、利用光刻機在高溫處理后的晶片表面做出微條狀結構；

步驟4、通過中等能量離子注入機在經步驟3處理后的晶片頂部表面和底部表面分別注入硼離子和磷離子；

步驟5、對經步驟4處理后的晶片的頂部表面和底部表面在真空下采用磁控濺射方式生長銅電極。

優選的，步驟1具體為：利用微電機械系統在晶片中摻雜n型粒子從而使晶片表面電阻率超過2000 Ω cm。

優選的，步驟2具體為：在1030℃下氧化爐中處理4小時，晶片表面制作的氧化層厚度為6000 ?。

優選的，步驟4中注入硼離子的條件為：加速電壓40 Kev, 粒子密度 ，注入磷離子的條件為：加速電壓60 Kev, 粒子密度。

優選的，步驟5中的真空為真空下。

同時本發明技術方案還包括一種硅基平面型三極管器件，采用本發明技術方案的硅基平面型三極管器件的制造方法制作。