[發(fā)明專利]源漏對(duì)稱可互換雙括號(hào)形柵控隧穿晶體管及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711046023.6
• 申請(qǐng)日: 2017-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN107819036B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉溪;夏正亮;靳曉詩(shī)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/417;H01L29/423;H01L21/336
• 代理公司: 21115 沈陽(yáng)智龍專利事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 宋鐵軍<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入

1.源漏對(duì)稱可互換雙括號(hào)形柵控隧穿晶體管，包含SOI晶圓的硅襯底（12），其特征在于：SOI晶圓的硅襯底（12）上方為SOI晶圓的襯底絕緣層（11），SOI晶圓的襯底絕緣層（11）的上方為單晶硅薄膜（1）、折疊輔助柵（2）的部分區(qū)域、源漏可互換本征區(qū)a（3）、源漏可互換本征區(qū)b（4）、重?fù)诫s源漏可互換區(qū)a（5）、重?fù)诫s源漏可互換區(qū)b（6）、柵電極絕緣層（7）的部分區(qū)域、雙括號(hào)形柵電極（8）和絕緣介質(zhì)阻擋層（13）的部分區(qū)域；單晶硅薄膜（1）的左右兩端分別構(gòu)成源漏可互換本征區(qū)a（3）和源漏可互換本征區(qū)b（4）；重?fù)诫s源漏可互換區(qū)a（5）和重?fù)诫s源漏可互換區(qū)b（6）分別內(nèi)置于單晶硅薄膜（1）的左右兩側(cè)，源漏可互換本征區(qū)a（3）對(duì)重?fù)诫s源漏可互換區(qū)a（5）形成三面包裹，源漏可互換本征區(qū)b（4）對(duì)重?fù)诫s源漏可互換區(qū)b（6）形成三面包裹；

重?fù)诫s源漏可互換區(qū)a（5）和重?fù)诫s源漏可互換區(qū)b（6）的底部表面與SOI晶圓的的襯底絕緣層（11）的上表面相互接觸；柵電極絕緣層（7）為絕緣體材料，對(duì)單晶硅薄膜（1）的除與SOI晶圓的襯底絕緣層（11）接觸的下表面以外的表面區(qū)域形成包裹，將單晶硅薄膜（1）、源漏可互換本征區(qū)a（3）、源漏可互換本征區(qū)b（4）、重?fù)诫s源漏可互換區(qū)a（5）和重?fù)诫s源漏可互換區(qū)b（6）所構(gòu)成的方體的前后左右外側(cè)表面與方體的除了重?fù)诫s源漏可互換區(qū)a（5）和重?fù)诫s源漏可互換區(qū)b（6）的上表面以外的上表面完全覆蓋；柵電極絕緣層（7）的外側(cè)表面?zhèn)缺谂c折疊輔助柵（2）、雙括號(hào)形柵電極（8）以及絕緣介質(zhì)阻擋層（13）的部分區(qū)域相互接觸；折疊輔助柵（2）由金屬材料或多晶硅材料構(gòu)成，呈“凹”形倒架在柵電極絕緣層（7）上方，與柵電極絕緣層（7）中間區(qū)域部分的前后兩側(cè)外表面以及上表面相互接觸；雙括號(hào)形柵電極（8）由金屬材料或多晶硅材料構(gòu)成，位于柵電極絕緣層（7）的左右兩側(cè)，且與柵電極絕緣層（7）左右兩側(cè)的上下表面和左右外側(cè)表面相互接觸，俯視觀看呈一對(duì)雙括號(hào)形狀，雙括號(hào)形柵電極（8）每一側(cè)所對(duì)應(yīng)的括號(hào)形柵電極部分對(duì)該側(cè)柵電極絕緣層（7）及內(nèi)部相對(duì)應(yīng)的源漏可互換本征區(qū)a（3）或源漏可互換本征區(qū)b（4）形成三面圍繞，通過(guò)控制雙括號(hào)形柵電極（8）所加電勢(shì)的場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制源漏可互換本征區(qū)a（3）和源漏可互換本征區(qū)b（4）內(nèi)部的載流子分布；柵電極絕緣層（7）在雙括號(hào)形柵電極（8）和單晶硅薄膜（1）之間形成絕緣阻擋，柵電極絕緣層（7）在折疊輔助柵（2）和單晶硅薄膜（1）之間也形成絕緣阻擋；雙括號(hào)形柵電極（8）和折疊輔助柵（2）之間通過(guò)絕緣介質(zhì)阻擋層（13）彼此絕緣；雙括號(hào)形柵電極（8）僅對(duì)位于單晶硅薄膜（1）兩側(cè)的源漏可互換本征區(qū)a（3）和源漏可互換本征區(qū)b（4）有明顯場(chǎng)效應(yīng)控制作用，而對(duì)單晶硅薄膜（1）的中央?yún)^(qū)域無(wú)明顯控制作用；折疊輔助柵（2）僅對(duì)單晶硅薄膜（1）中央?yún)^(qū)域有明顯控制作用，而對(duì)位于單晶硅薄膜（1）兩側(cè)的源漏可互換本征區(qū)a（3）和源漏可互換本征區(qū)b（4）沒(méi)有明顯控制作用；柵電極絕緣層（7）的上方除被折疊輔助柵（2）覆蓋的上表面區(qū)域以外的上表面被絕緣介質(zhì)阻擋層（13）所覆蓋；源漏可互換電極a（9）和源漏可互換電極b（10）為金屬材料構(gòu)成，分別位于重?fù)诫s源漏可互換區(qū)a（5）和重?fù)诫s源漏可互換區(qū)b（6）的上方，并彼此相互接觸；源漏可互換電極a（9）和源漏可互換電極b（10）的上方部分和下方部分的外側(cè)表面分別與柵絕緣介質(zhì)阻擋層（13）和柵電極絕緣層（7）相互接觸；折疊輔助柵（2）左右兩側(cè)部分呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)，能夠在源漏可互換電極a（9）和源漏可互換電極b（10）對(duì)稱互換的情況下實(shí)現(xiàn)同樣的輸出特性。

2.如權(quán)利要求1所述源漏對(duì)稱可互換雙括號(hào)形柵控隧穿晶體管的制造方法，其特征在于：

其制造步驟如下：

步驟一：提供一個(gè)SOI晶圓，最下方為SOI晶圓的硅襯底（12），硅襯底的上面是SOI晶圓的襯底絕緣層（11），SOI晶圓的襯底絕緣層（11）的上表面為單晶硅薄膜（1），通過(guò)光刻、刻蝕工藝除去SOI晶圓上方的單晶硅薄膜（1）四周的外側(cè)的部分區(qū)域；

步驟二：通過(guò)離子注入或擴(kuò)散工藝，對(duì)步驟一中所形成的單晶硅薄膜（1）的左右兩側(cè)的中間區(qū)域?qū)ΨQ位置進(jìn)行高度摻雜，分別形成重?fù)诫s源漏可互換區(qū)a（5）和重?fù)诫s源漏可互換區(qū)b（6）；

步驟三：通過(guò)氧化或淀積工藝，緊貼摻雜后的單晶硅薄膜（1）的上表面和外側(cè)表面，形成絕緣介質(zhì)層后平坦化處理，初步形成柵電極絕緣層（7）；

步驟四：通過(guò)淀積工藝，在柵電極絕緣層（7）的上方淀積絕緣介質(zhì)，平坦化至露出柵電極絕緣層（7）后，再通過(guò)刻蝕工藝刻蝕掉部分絕緣介質(zhì)，初步形成部分絕緣介質(zhì)阻擋層（13）；

步驟五：通過(guò)淀積工藝，在晶圓上方電極金屬或多晶硅，平坦化表面至露出柵電極絕緣層（7），在柵電極絕緣層（7）的前后兩側(cè)中間區(qū)域和兩側(cè)區(qū)域形成金屬或多晶硅層，形成雙括號(hào)形柵電極（8），并初步形成折疊輔助柵（2）；

步驟六：在晶圓上方淀積絕緣介質(zhì)，并通過(guò)刻蝕區(qū)域刻蝕掉中間部分，再通過(guò)淀積工藝淀積金屬或多晶硅，與步驟五中所初步形成的折疊輔助柵（2）相連接，平坦化表面后進(jìn)一步形成折疊輔助柵（2）和絕緣介質(zhì)阻擋層（13）；

步驟七：通過(guò)淀積工藝，在晶圓上方淀積絕緣介質(zhì)，平坦化表面后再通過(guò)光刻、刻蝕工藝除去重?fù)诫s源漏可互換區(qū)a（5）和重?fù)诫s源漏可互換區(qū)b（6）上方的柵電極絕緣層（7）和絕緣介質(zhì)阻擋層（13）至露出重?fù)诫s源漏可互換區(qū)a（5）和重?fù)诫s源漏可互換區(qū)b（6）的上表面，形成通孔，再通過(guò)淀積金屬在通孔中形成源漏可互換電極a（9）和源漏可互換電極b（10），再通過(guò)平坦化處理進(jìn)一步形成絕緣介質(zhì)阻擋層（13）。