[發明專利]一種源漏阻變式雙向開關場效應晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201711046201.5
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107833925B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 劉溪;鄒運;靳曉詩
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

1.一種源漏阻變式雙向開關場效應晶體管，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）、重摻雜區（2）和絕緣介質阻擋層（13）的部分區域；其中，單晶硅薄膜（1）為雜質濃度低于10¹⁶cm^-3的單晶硅半導體材料；重摻雜區（2）位于單晶硅薄膜（1）底部的中間部分，其摻雜雜質導電類型決定器件的導通類型，其內部不受柵電極（8）場效應影響控制，為雜質濃度不低于10¹⁷cm^-3的半導體材料；

絕緣介質阻擋層（13）的一部分區域與單晶硅薄膜（1）的左右兩外側表面下方部分相互接觸，寬度延伸至襯底絕緣層（11）前后兩側邊緣，其上表面與柵電極（8）和柵電極絕緣層（7）相互接觸；柵電極絕緣層（7）為絕緣體材料，位于單晶硅薄膜（1）的左右兩側，與構成單晶硅薄膜（1）的左右兩外側表面上方部分的源漏可互換本征區a（3）和源漏可互換本征區b（4）的外側表面相互接觸，寬度延伸至其下方的絕緣介質阻擋層（13）的前后兩側邊緣；

柵電極（8）由金屬材料或多晶硅材料構成，也位于單晶硅薄膜（1）的左右兩側，并分別與兩側的柵電極絕緣層（7）的外表面相互接觸；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）底部中間部分的重摻雜區（2）無明顯控制作用；

單晶硅薄膜（1）、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）、金屬源漏可互換區a（5）和金屬源漏可互換區b（6）共同形成一個凹槽結構，其中金屬源漏可互換區a（5）和金屬源漏可互換區b（6）分別位于該凹槽結構左右兩側的上方內側部分，源漏可互換本征區a（3）和源漏可互換本征區b（4）分別位于該凹槽結構左右兩側的上方外側部分；

金屬源漏可互換區a（5）為金屬材料，與源漏可互換本征區a（3）之間接觸部分形成肖特基接觸，金屬源漏可互換區b（6）也為金屬材料，與源漏可互換本征區b（4）之間接觸部分形成肖特基接觸；凹槽結構的內部被絕緣介質阻擋層（13）的部分區域所填充，且絕緣介質阻擋層（13）的該部分區域的外表面上方部分的左右兩側分別與源漏可互換電極a（9）和源漏可互換電極b（10）相互接觸、外表面中間部分的左右兩側分別與金屬源漏可互換區a（5）和金屬源漏可互換區b（6）相互接觸，外表面下方部分的左右兩側和底部左右兩側均與單晶硅薄膜（1）相互接觸，外表面底部的中間部分與重摻雜區（2）相互接觸；絕緣介質阻擋層（13）的該部分區域在金屬源漏可互換區a（5）和金屬源漏可互換區b（6）之間、在源漏可互換電極a（9）和源漏可互換電極b（10）之間分別起到絕緣隔離的作用；源漏可互換電極a（9）由金屬材料構成，位于金屬源漏可互換區a（5）的上方；源漏可互換電極b（10）也由金屬材料構成，位于金屬源漏可互換區b（6）的上方，源漏可互換電極a（9）和源漏可互換電極b（10）的外側左右分別與絕緣介質阻擋層（13）的部分區域相接觸；重摻雜區（2）和位于重摻雜區（2）上方的部分絕緣介質阻擋層（13）的左右兩側呈對稱結構，能夠在源電極和漏電極對稱互換的情況下實現同樣的輸出特性。

2.一種源漏阻變式雙向開關場效應晶體管的制造方法，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）和重摻雜區（2）的部分區域，在SOI晶圓上進一步形成單晶硅薄膜（1）和重摻雜區（2）；

步驟三：在刻蝕后的重摻雜區（2）的上方淀積絕緣介質至上表面與兩側的單晶硅薄膜（1）在同一平面后平坦化表面，初步形成部分絕緣介質阻擋層（13）；

步驟四：通過光刻、刻蝕工藝將襯底絕緣層（11）上方的單晶硅薄膜（1）的四周以及部分絕緣介質阻擋層（13）的前后兩側刻蝕掉一部分至露出襯底絕緣層（11）；

步驟五：通過氧化或淀積工藝，在步驟四露出的襯底絕緣層（11）上淀積絕緣介質，其中包括在單晶硅薄膜（1）、重摻雜區（2）及其上方的部分絕緣介質阻擋層（13）的前后兩側淀積的部分絕緣介質阻擋層（13），和在其余襯底絕緣層（11）的上表面并緊貼單晶硅薄膜（1）左右兩側的下方淀積的部分絕緣介質阻擋層（13），并進行平坦化表面處理；

步驟六：通過氧化或淀積工藝，在步驟五中淀積在襯底絕緣層（11）上表面緊貼單晶硅薄膜（1）左右兩側下方的部分絕緣介質阻擋層（13）上緊貼單晶硅薄膜（1）及其前后兩側的部分絕緣介質阻擋層（13）的左右兩側上方表面處淀積絕緣介質，再通過刻蝕工藝形成柵電極絕緣層（7），并對其表面進行平坦化處理；

步驟七：通過刻蝕工藝，對單晶硅薄膜（1）的臨近絕緣介質阻擋層（13）左右兩側的上方內側的部分進行刻蝕，并通過淀積工藝淀積金屬，形成金屬源漏可互換區a（5）和金屬源漏可互換區b（6）；

步驟八：通過淀積工藝，在左右兩側的部分絕緣介質阻擋層（13）上淀積金屬或多晶硅，并對表面進行平坦化處理，形成柵電極（8）；

步驟九：通過淀積工藝，在柵電極（8）、柵電極絕緣層（7）、單晶硅薄膜（1）、金屬源漏可互換區a（5）和金屬源漏可互換區b（6）的上表面淀積絕緣介質，平坦化表面后形成剩余部分絕緣介質阻擋層（13）；

步驟十：通過光刻、刻蝕工藝，在金屬源漏可互換區a（5）和金屬源漏可互換區b（6）的上方刻蝕步驟九中形成的部分絕緣介質阻擋層（13）至露出金屬源漏可互換區a（5）和金屬源漏可互換區b（6）的上表面后，向形成的通孔中注入金屬或多晶硅至通孔被完全填充，形成源漏可互換電極a（9）和源漏可互換電極b（10），最后將表面平坦化處理。