[发明专利]双侧折叠栅控源漏双隧穿型双向导通晶体管及其制造方法

摘要

本发明涉及双侧折叠栅控源漏双隧穿型双向导通晶体管及其制造方法，本发明所述器件具有能够使晶体管源漏两侧同时发生隧穿效应的双侧折叠栅和能够实现源漏互换双向导通的左右对称的结构特征，双侧折叠栅对单晶硅薄膜两侧垂直部分形成三面包裹，因此具有较强的栅控能力，可实现低亚阈值摆幅特性；具有能够阻止源漏掺杂区的多数载流子流过晶体管的势垒调节栅结构特征。对比于普通MOSFETs型器件，利用隧穿效应实现更优秀的开关特性；对比于普通的隧穿场效应晶体管，本发明具有普通的隧穿场效应晶体管所不具备的源漏对称可互换的双向开关特性，因此适合推广应用。

主权项

1.一种双侧折叠栅控源漏双隧穿型双向导通晶体管，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）、势垒调节栅（2）、栅电极绝缘层（7）的部分区域和绝缘介质阻挡层（13）的部分区域；其中，单晶硅薄膜（1）为杂质浓度低于10¹⁶cm^‑3的单晶硅半导体材料，具有U形凹槽结构特征；重掺杂源漏可互换区a（5）和重掺杂源漏可互换区b（6）通过离子注入或扩散对单晶硅薄膜（1）进行有意掺杂工艺形成，并分别形成于单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构左右两侧垂直部分上端的内侧区域，其杂质峰值浓度不低于10¹⁸cm^‑3；源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）位于单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构左右两侧垂直部分上端的未被进行有意掺杂工艺的外侧区域，分别对重掺杂源漏可互换区a（5）和重掺杂源漏可互换区b（6）形成三面包裹；栅电极绝缘层（7）为绝缘体材料，与单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构的左右两侧垂直部分外侧表面、内侧表面、前后两侧表面以及凹槽底部水平部分的上表面和前后两侧表面相互接触；势垒调节栅（2）由金属材料或多晶硅材料构成，呈英文大写字母“U”形倒架在栅电极绝缘层（7）位于单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽底部水平部分的上表面和前后两侧的外侧表面所形成部分区域的上方，势垒调节栅（2）通过栅电极绝缘层（7）与单晶硅薄膜（1）彼此绝缘隔离，对单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽底部水平部分有控制作用，双侧折叠栅（8）由金属材料或多晶硅材料构成，位于栅电极绝缘层（7）的外侧上方部分，并对栅电极绝缘层（7）的外侧，和前后两侧的上方部分相互接触并形成三面折叠围绕，通过栅电极绝缘层（7）与单晶硅薄膜（1）彼此绝缘隔离，对单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽两侧垂直部分的上方区域，即双侧折叠栅（8）对源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）有控制作用，源漏可互换电极a（9）和源漏可互换电极b（10）为金属材料构成，分别位于重掺杂源漏可互换区a（5）和重掺杂源漏可互换区b（6）的上方，并彼此相互接触；源漏可互换电极a（9）和源漏可互换电极b（10）的外侧表面分别与绝缘介质阻挡层（13）相互接触，源漏可互换电极a（9）、源漏可互换电极b（10）、双侧折叠栅（8）和势垒调节栅（2）彼此通过绝缘介质阻挡层（13）相互绝缘隔离；双侧折叠栅控源漏双隧穿型双向导通晶体管左右两侧为对称结构，能够在源漏可互换电极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。