[发明专利]H形栅控源漏阻变式导电类型可调型晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种H形栅控源漏阻变式导电类型可调型晶体管，包含SOI晶圆的硅衬底（12），其特征在于：SOI晶圆的硅衬底（12）上方为SOI晶圆的衬底绝缘层（11），SOI晶圆的衬底绝缘层（11）的上方为单晶硅薄膜（1）、导电类型调控栅（2）、栅电极绝缘层（7）以及绝缘介质阻挡层（13）的部分区域，单晶硅薄膜（1）具有“凹”字形几何特征，为杂质浓度低于10¹⁶cm^-3的单晶硅半导体材料，单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构内侧表面与前后外侧表面附有栅电极绝缘层（7）；金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）为金属材料，分别形成于单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽结构左右两侧垂直部分上端的中间区域；金属源漏可互换区a（5）的前后表面和内侧表面与源漏可互换本征区a（3）相互形成肖特基接触，并被其三面围绕；金属源漏可互换区b（6）的前后表面和内侧表面与源漏可互换本征区b（4）相互形成肖特基接触，并被其三面围绕；金属源漏可互换区a（5）的下表面与单晶硅薄膜（1）相互形成肖特基接触，金属源漏可互换区b（6）的下表面与单晶硅薄膜（1）相互形成肖特基接触；源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）为杂质浓度低于10¹⁶cm^-3的单晶硅半导体材料；单晶硅薄膜（1）、源漏可互换本征区a（3）、源漏可互换本征区b（4）、金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）共同组成了一个凹槽形结构；栅电极绝缘层（7）位于单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构底部水平部分的上表面和前后表面以及单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构两侧垂直部分的内侧表面和前后表面；H形栅电极（8）由金属材料或多晶硅材料构成，对单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构的两侧垂直部分的上方部分的内侧表面和前后表面形成三面包裹，俯视SOI晶圆，H形栅电极（8）沿源漏方向呈英文大写字母“H”形状，H形栅电极（8）与单晶硅薄膜（1）凹形结构之间通过栅电极绝缘层（7）彼此绝缘，H形栅电极（8）只对单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构的两侧垂直部分的上方部分具有场效应控制作用，对单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构的两侧垂直部分的下方区域以及底部水平部分区域没有明显场效应控制作用；导电类型调控栅（2）由金属材料或多晶硅材料构成，位于单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构底部水平部分的上表面和前后表面，对单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构底部水平部分形成三面包裹，并通过栅电极绝缘层（7）与单晶硅薄膜（1）彼此绝缘隔离，导电类型调控栅（2）只对单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构底部水平部分有场效应控制作用，对单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构的两侧垂直部分的上方部分没有明显场效应控制作用；H形栅电极（8）位于单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构的凹槽内侧的部分的下表面与导电类型调控栅（2）之间具有绝缘介质阻挡层（13）的部分区域，H形栅电极（8）与导电类型调控栅（2）之间通过绝缘介质阻挡层（13）彼此绝缘隔离；源漏可互换电极a（9）由金属材料构成，位于金属源漏可互换区a（5）的上方；源漏可互换电极b（10）也由金属材料构成，位于金属源漏可互换区b（6）的上方，源漏可互换电极a（9）、源漏可互换电极b（10）和H形栅电极（8）这三个电极之间通过绝缘介质阻挡层（13）彼此绝缘；导电类型调控栅（2）的左右两侧呈对称结构，能在源漏可互换电极a（9）和源漏可互换电极b（10）对称互换的情况下实现同样的输出特性。

2.一种H形栅控源漏阻变式导电类型可调型晶体管制备方法，其技术特征在于：其制造步骤如下：

步骤一：提供一个SOI晶圆，最下方为SOI晶圆的硅衬底（12），硅衬底（12）的上面是衬底绝缘层（11），衬底绝缘层（11）的上表面为单晶硅薄膜（1），通过光刻或刻蚀工艺，对SOI晶圆上方的单晶硅薄膜（1）进行刻蚀，除去前后两侧以及中间部分区域的单晶硅薄膜（1），形成具有凹槽形结构特征的单晶硅薄膜（1）；

步骤二：通过氧化或淀积、刻蚀工艺，在单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构的前后外侧表面和凹槽两侧垂直部分的内侧表面及凹槽底部水平部分的上方表面形成栅电极绝缘层（7）；

步骤三：在SOI晶圆上方淀积绝缘介质，平坦化至表面露出单晶硅薄膜（1），初步形成绝缘介质阻挡层（13）；

步骤四：通过刻蚀工艺，对步骤三中所形成的位于单晶硅薄膜（1）凹槽结构底部水平部分的前后表面的部分绝缘介质阻挡层（13）进行刻蚀至露出栅电极绝缘层（7），进一步形成绝缘介质阻挡层（13）；

步骤五：通过淀积工艺，在SOI晶圆上方淀积金属或多晶硅，平坦化表面至露出单晶硅薄膜（1），初步形成导电类型调控栅（2）；

步骤六：先通过刻蚀工艺刻蚀掉单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽结构底部水平部分的上方的绝缘介质阻挡层（13）至露出栅电极绝缘层（7），在通过淀积工艺在SOI晶圆上方淀积金属或多晶硅，平坦化表面至露出单晶硅薄膜（1），进一步形成导电类型调控栅（2）；

步骤七：通过刻蚀工艺刻蚀掉步骤六所形成的导电类型调控栅（2）的上方区域，进一步形成导电类型调控栅（2）；

步骤八：通过淀积工艺，在SOI晶圆上方淀积绝缘介质，平坦化表面至露出单晶硅薄膜（1），进一步形成绝缘介质阻挡层（13）；

步骤九：通过光刻或刻蚀工艺，对在步骤八中所形成的部分绝缘介质阻挡层（13）进行部分刻蚀，再在SOI晶圆上方淀积金属或多晶硅，平坦化表面至露出单晶硅薄膜（1），形成H形栅电极（8）；

步骤十：通过刻蚀工艺对单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽结构的两侧垂直部分上表面的中间外侧部分进行刻蚀，再通过淀积工艺在SOI晶圆上方淀积金属，平坦化表面至露出单晶硅薄膜（1），以此形成金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6），使金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）分别位于单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽结构的左右两侧垂直部分上方的中间外侧部分，并被源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）三面包裹，使金属源漏可互换区a（5）外侧壁与源漏可互换本征区b（3）之间接触部分、金属源漏可互换区a（5）下表面底部侧壁与单晶硅薄膜（1）之间接触部分、金属源漏可互换区b（6）外侧壁与源漏可互换本征区b（4）之间接触部分和金属源漏可互换区b（6）下表面底部侧壁与单晶硅薄膜（1）之间接触部分形成肖特基接触，形成金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）；

步骤十一：通过淀积工艺，在SOI晶圆上方淀积绝缘介质，形成其余部分的绝缘介质阻挡层（13）；平坦化表面后通过刻蚀工艺去除金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）上方的绝缘介质阻挡层（13）至露出金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）的上表面，再通过淀积工艺向刻蚀形成的通孔中注入金属至通孔被完全填充，最后将表面平坦化处理，形成源漏可互换电极a（9）和源漏可互换电极b（10）。