[发明专利]一种垂直环绕栅结型场效应晶体管、制作方法及应用

权利要求书

1.一种垂直环绕栅结型场效应晶体管，其特征在于所述的场效应晶体管包括源区、漏区、环绕栅、敏感栅、沟道以及源漏区压焊块或金属引线，其中，源区和漏区通过沟道连接，敏感栅和环绕栅相连，且所述敏感栅和环绕栅是通过光刻和干法刻蚀工艺以及扩散掺杂工艺形成，环绕栅包围沟道的上、左、右三面，沟道是垂直的；沟道与环绕栅形成一个pn结；源、漏区通过压焊块或金属引线与外电路实现电学连接；敏感栅与敏感结构构成一个平行板电容器，所述的敏感结构为双端固支梁-质量块结构或任何侧向运动的结构。

2.按权利要求1所述的垂直环绕栅结型场效应晶体管，其特征在于所述的场效应晶体管制作在绝缘体上硅片的顶层硅上，通过埋层氧化层实现隔离。

3.按权利要求2所述的垂直环绕栅结型场效应晶体管，其特征在于沟道的厚度等于绝缘体上硅片的顶层硅的厚度减去位于所述沟道上面的环绕栅部分与空间电荷区的厚度；多个沟道并联时，沟道的总长度不变，沟道的厚度等于多个沟道厚度的叠加。

4.按权利要求2所述的垂直环绕栅结型场效应晶体管，其特征在于源区和漏区的厚度等于绝缘体上硅片的顶层硅的厚度。

5.按权利要求1或4所述的垂直环绕栅结型场效应晶体管，其特征在于源区、漏区与沟道的掺杂类型相同；敏感栅和环绕栅的掺杂类型相同且与沟道的掺杂类型相反。

6.按权利要求1所述的垂直环绕栅结型场效应晶体管，其特征在于敏感栅和环绕栅的掺杂浓度高于沟道掺杂浓度一个数量级以上。

7.按权利要求5所述的垂直环绕栅结型场效应晶体管，其特征在于敏感栅和环绕栅的掺杂浓度高于沟道掺杂浓度一个数量级以上。

8.制作如权利要求1所述的垂直环绕栅结型场效应晶体管的方法，其特征在于所述的场效应晶体管与敏感结构制作在绝缘体上硅片的顶层硅上，采用微机械加工方法同时制成，具体步骤是：

(1)对于n沟场效应晶体管，采用顶层硅为n型的绝缘体上硅片；在顶层硅上热生长氧化硅保护层，通过光刻和干法刻蚀工艺刻蚀形成敏感结构、敏感栅，以及环绕栅的掺杂窗口，并去除敏感结构上表面与敏感栅、环绕栅上表面的氧化硅保护层；

(2)利用集成电路的扩散工艺，在敏感结构、敏感栅与环绕栅的上表面与侧壁掺杂；对于n沟场效应晶体管，掺杂类型为p型；

(3)再次光刻、干法刻蚀，形成所需要的环绕栅结构，并通过深槽实现垂直环绕栅结型场效应晶体管与敏感结构的绝缘；

(4)制作金属电极，腐蚀去除敏感结构下面及沟道下面的埋层氧化层，形成最终结构。

9.按权利要求8所述的制作方法，其特征在于步骤(2)掺杂浓度达10¹⁹/cm³以上，以满足欧姆接触的要求。

10.按权利要求1、2或4所述的垂直环绕栅结型场效应晶体管的应用，其特征在于用于敏感栅与环绕栅之间没有金属引线，通过电容耦合实现对敏感结构的位移检测。

11.按权利要求3所述的垂直环绕栅结型场效应晶体管的应用，其特征在于用于敏感栅与环绕栅之间没有金属引线，通过电容耦合实现对敏感结构的位移检测。