[发明专利]低亚阈值摆幅高耐压绝缘栅隧穿晶体管及其制造方法

权利要求书

1.低亚阈值摆幅高耐压绝缘栅隧穿晶体管，其特征在于：衬底(1)采用单晶体硅晶圆作为形成器件的衬底或采用SOI晶圆作为形成器件的衬底；在衬底上方形成耐压层(2)；发射区(3)、中度掺杂基区(4)以及集电区(5)彼此之间被耐压层(2)相互隔离；重掺杂基区(6)位于中度掺杂基区(4)的上方；发射极(10)位于发射区(3)的上方；集电极(11)位于集电区(5)的上方；导电层(7)位于重掺杂基区(6)的上方；隧穿绝缘层(8)位于导电层(7)的上方；栅电极(9)位于隧穿绝缘层(8)的上方；阻挡绝缘层(12)位于低亚阈值摆幅高耐压绝缘栅隧穿晶体管单元之间和单个低亚阈值摆幅高耐压绝缘栅隧穿晶体管的上方。 

2.根据权利要求1所述的低亚阈值摆幅高耐压绝缘栅隧穿晶体管，其特征在于：导电层(7)、隧穿绝缘层(8)和栅电极(9)与发射极(10)和发射区(3)之间通过阻挡绝缘层(12)隔离；导电层(7)、隧穿绝缘层(8)和栅电极(9)与集电极(11)和集电区(5)之间通过阻挡绝缘层(12)隔离；相邻的发射区(3)与集电区(5)之间通过阻挡绝缘层(12)彼此隔离；相邻的发射极(10)与集电极(11)之间通过阻挡绝缘层(12)彼此隔离；相邻的耐压层(2)之间通过阻挡绝缘层(12)彼此隔离。 

3.根据权利要求1所述的低亚阈值摆幅高耐压绝缘栅隧穿晶体管，其特征在于：隧穿绝缘层(8)为用于产生绝缘栅隧穿电流的绝缘层，其厚度小于1纳米。 

4.根据权利要求1所述的低亚阈值摆幅高耐压绝缘栅隧穿晶体管，其特征在于：耐压层(2)的杂质浓度低于10¹⁶每立方厘米。 

5.根据权利要求1所述的低亚阈值摆幅高耐压绝缘栅隧穿晶体管，其特征在于：中度掺杂基区(4)与重掺杂基区(6)具有相同的掺杂类型，且与发射 区(3)和集电区(5)具有相反的掺杂类型，且其掺杂浓度低于10¹⁷每立方厘米。 

6.根据权利要求1所述的低亚阈值摆幅高耐压绝缘栅隧穿晶体管，其特征在于：重掺杂基区(6)的掺杂浓度不低于10¹⁸每立方厘米。 

7.根据权利要求1所述的低亚阈值摆幅高耐压绝缘栅隧穿晶体管，其特征在于：导电层(7)的底部与重掺杂基区(6)形成欧姆接触，导电层(7)是金属材料或者是同重掺杂基区(6)具有相同杂质类型且掺杂浓度高于10¹⁹每立方厘米的重掺杂多晶硅。 

8.根据权利要求1所述的低亚阈值摆幅高耐压绝缘栅隧穿晶体管，其特征在于：栅电极(9)是控制隧穿绝缘层(8)发生隧穿效应的电极，是控制器件开启和关断的电极。 

9.一种如权利要求1所述的低亚阈值摆幅高耐压绝缘栅隧穿晶体管的制造方法，其特征在于：该工艺步骤如下： 

步骤一、提供一个体硅晶圆衬底(1)，通过光刻、刻蚀工艺在所提供的衬底(1)上形成长方体状单晶硅孤岛阵列区域，初步形成耐压层(2)，且该区域用于进一步形成器件的耐压层(2)、发射区(3)、中度掺杂基区(4)、集电区(5)和重掺杂基区(6)； 

步骤二、在晶圆上方淀积绝缘介质后平坦化表面，初步形成阻挡绝缘层(12)； 

步骤三、通过离子注入工艺，在每个长方体状单晶硅孤岛阵列上形成发射区(3)集电区(5)； 

步骤四、通过离子注入工艺，初步形成中度掺杂基区(4)并最终形成耐压层(2)，中度掺杂基区(4)的掺杂类型与发射区(3)集电区(5)相反，浓度 低于10¹⁷每立方厘米； 

步骤五、通过离子注入工艺，形成重掺杂基区(6)并最终形成中度掺杂基区(4)，重掺杂基区(6)的掺杂浓度高于10¹⁸每立方厘米； 

步骤六、在晶圆表面淀积金属或掺杂与重掺杂基区杂质类型相同的、浓度高于10¹⁹每立方厘米重掺杂的多晶硅，并通过刻蚀工艺形成导电层(7)； 

步骤七、在晶圆上方淀积绝缘介质后平坦化表面并露出导电层(7)，进一步形成阻挡绝缘层(12)； 

步骤八、在晶圆上方淀积隧穿绝缘层介质，通过刻蚀工艺形成隧穿绝缘层(8)； 

步骤九、在晶圆上方淀积绝缘介质后平坦化表面并露出隧穿绝缘层(8)，进一步形成阻挡绝缘层(12)； 

步骤十、在晶圆上方淀积金属或重掺杂多晶硅，并通过刻蚀工艺形成栅电极(9)； 

步骤十一、在晶圆上方淀积绝缘介质层并平坦化表面，进一步形成阻挡绝缘层(12)； 

步骤十二、通过刻蚀工艺在发射区(3)和集电区(5)的上方刻蚀出用于形成发射极(10)和集电极(11)的通孔，并在晶圆上表面淀积金属层，使通孔被金属填充，再对金属层进行刻蚀，形成发射极(10)和集电极(11)。