[發明專利]雙括號形柵控雙向開關隧穿晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201711046024.0
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107808904B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 靳曉詩;高云翔;劉溪
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/06;H01L29/417
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

1.一種雙括號形柵控雙向開關隧穿晶體管，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）、第一類雜質重摻雜區（2）、源漏可互換本征區a（3）、源漏可互換本征區b（4）、第二類雜質重摻雜源漏可互換區a（5）、第二類雜質重摻雜源漏可互換區b（6）、柵電極絕緣層（7）、括號柵電極（8）和絕緣介質阻擋層（13）的部分區域；

其中，第一類雜質重摻雜區（2）位于單晶硅薄膜（1）的中間部分，第二類雜質重摻雜源漏可互換區a（5）和第二類雜質重摻雜源漏可互換區b（6）分別位于第一類雜質重摻雜區（2）兩側單晶硅薄膜（1）的中央部分，第二類雜質重摻雜源漏可互換區a（5）和第二類雜質重摻雜源漏可互換區b（6）的底部表面與SOI晶圓的襯底絕緣層（11）的上表面相互接觸；

源漏可互換本征區a（3）和源漏可互換本征區b（4）分別位于單晶硅薄膜（1）左右兩側未被進行有意摻雜工藝的外側區域，分別對第二類雜質重摻雜源漏可互換區a（5）和第二類雜質重摻雜源漏可互換區b（6）的前后側和外側形成三面包裹；

柵電極絕緣層（7）為絕緣體材料，呈矩形圍繞在單晶硅薄膜（1）四周，與單晶硅薄膜（1）和第一類雜質重摻雜區（2）的外側壁相互接觸，前后兩側的柵電極絕緣層（7）的中間區域外側表面與絕緣介質阻擋層（13）相互接觸，柵電極絕緣層（7）的外側表面的其余部分與柵電極（8）相互接觸；

柵電極（8）由金屬材料或多晶硅材料構成，與柵電極絕緣層（7）的前后兩側表面的左右兩側部分以及左右兩側表面相互接觸，即柵電極（8）與柵電極絕緣層（7）的四周外側表面的除了位于前后兩側表面的中間區域的與絕緣介質阻擋層（13）相互接觸的外側表面之外的部分相互接觸，柵電極（8）俯視觀看形成一對雙括號形狀，對柵電極絕緣層（7）的左右兩端形成三面包裹；柵電極絕緣層（7）在柵電極（8）和單晶硅薄膜（1）之間形成絕緣阻擋；柵電極（8）僅對源漏可互換本征區a（3）和源漏可互換本征區b（4）有明顯場效應控制作用，而對單晶硅薄膜（1）的其它區域和位于單晶硅薄膜（1）中央部分的第一類雜質重摻雜區（2）無明顯控制作用；單晶硅薄膜（1）、第一類雜質重摻雜區（2）、源漏可互換本征區a（3）、源漏可互換本征區b（4）、第二類雜質重摻雜源漏可互換區a（5）和第二類雜質重摻雜源漏可互換區b（6）共同拼成一個矩形結構；單晶硅薄膜（1）、第一類雜質重摻雜區（2）、源漏可互換本征區a（3）、源漏可互換本征區b（4）、柵電極絕緣層（7）、括號柵電極（8）以及襯底絕緣層（11）上的部分絕緣介質阻擋層（13）的上表面為絕緣介質阻擋層（13）的其余部分，源漏可互換電極a（9）位于第二類雜質重摻雜源漏可互換區a（5）的上方，并與之形成良好的歐姆接觸；源漏可互換電極b（10）位于第二類雜質重摻雜源漏可互換區b（6）的上方，并與之形成良好的歐姆接觸；源漏可互換電極a（9）和源漏可互換電極b（10）的外側表面分別與絕緣介質阻擋層（13）相接觸，并通過絕緣介質阻擋層（13）的阻擋作用彼此絕緣；整個晶體管結構的位于第一類雜質重摻雜區（2）兩側的部分彼此呈對稱結構，能夠在源漏可互換電極a（9）和源漏可互換電極b（10）對稱互換的情況下實現同樣的輸出特性。

2.一種如權利要求1所述雙括號形柵控雙向開關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SOI晶圓，最下方為SOI晶圓的硅襯底（12），硅襯底的上面是襯底絕緣層（11），襯底絕緣層（11）的上表面為單晶硅薄膜（1），通過離子注入或擴散工藝，對SOI晶圓上方的單晶硅薄膜（1）的中間區域摻雜，初步形成第一類雜質重摻雜區（2）；

步驟二：通過光刻、刻蝕工藝除去部分單晶硅薄膜（1）和第一類雜質重摻雜區（2），在SOI晶圓上進一步形成單晶硅薄膜（1）和第一類雜質重摻雜區（2）；

步驟三：通過氧化或淀積、刻蝕工藝，在單晶硅薄膜（1）和第一類雜質重摻雜區（2）的外側形成柵電極絕緣層（7）；

步驟四：通過淀積工藝，在步驟三中形成的結構上方淀積絕緣介質，平坦化表面后，通過刻蝕工藝，只保留柵電極絕緣層（7）前后兩側的中間部分外側的絕緣介質，初步形成絕緣介質阻擋層（13）；

步驟五：通過淀積工藝，在剩余襯底絕緣層（11）的上表面，緊貼柵電極絕緣層（7），淀積金屬或多晶硅，平坦化表面后形成柵電極（8）；

步驟六：通過離子注入工藝，對左右兩側的單晶硅薄膜（1）的中間區域進行摻雜，形成第二類雜質重摻雜源漏可互換區a（5）和第二類雜質重摻雜源漏可互換區b（6）；

步驟七：通過氧化或淀積工藝，在步驟六所形成的結構的上表面形成絕緣介質，平坦化表面后再通過光刻、刻蝕工藝，對第二類雜質重摻雜源漏可互換區a（5）和第二類雜質重摻雜源漏可互換區b（6）的上方進行刻蝕，并形成通孔，露出第二類雜質重摻雜源漏可互換區a（5）和第二類雜質重摻雜源漏可互換區b（6）的上表面以最終形成絕緣介質阻擋層（13）的其余部分，再向形成的通孔中注入金屬至通孔被完全填充，平坦化表面后形成源漏可互換電極a（9）和源漏可互換電極b（10）。