[发明专利]一种空气隙晶体管器件结构及其制造方法

权利要求书

1.一种空气隙晶体管器件结构，其特征在于，包括：

发射极，包括形成于半导体衬底上的鳍结构和在所述鳍结构表面形成的一发射极材料层，其中，所述鳍结构的顶端为向上凸起的弧形或三角形结构；

控制极，其在所述发射极的外围形成，并露出所述发射极的引出端；其中，所述发射极和控制极通过第一介质隔离层隔离；

收集极，其在所述控制极的外侧形成，并露出所述控制极的引出端；其中，所述控制极与所述收集极通过第二隔离介质层隔离；

空气隙，其形状为顶部向上凸起的类蘑菇形，所述空气隙的蘑菇顶与所述收集极相连，所述发射极位于所述空气隙的根部，所述蘑菇形空气隙的根部与所述鳍结构顶端相连；所述空气隙的圆弧顶内侧同所述第一介质隔离层相连，所述控制极在凸起的所述发射极的两侧，且被所述第二隔离介质层所包围。

2.根据权利要求1所述的空气隙晶体管器件结构，其特征在于，当所述空气隙晶体管器件结构工作时，所述控制极和收集极施加正电位，所述发射极施加负电位。

3.根据权利要求1或2所述的空气隙晶体管器件结构，其特征在于，所述鳍结构的顶端弧形的曲率半径小于1um，或所述鳍结构的顶端三角形的顶角小于等于90度。

4.根据权利要求3所述的空气隙晶体管器件结构，其特征在于，所述鳍结构的顶端弧形的曲率半径为20纳米～200纳米之间的一个值，或所述鳍结构的顶端三角形的顶角小于等于45度。

5.根据权利要求1所述的空气隙晶体管器件结构，其特征在于，所述收集极朝向所述空气隙的内侧形状为内嵌的三角形或梯形。

6.一种空气隙晶体管器件结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：在半导体衬底上形成鳍结构，其中，所述鳍结构的顶端为凸起的弧型或三角形结构；

步骤S2：在所述鳍结构的表面形成一发射极材料层以形成发射极；

步骤S3：在所述发射极材料层上形成一第一介质隔离层和一控制金属层；其中，所述控制金属层用于形成控制极；

步骤S4：刻蚀去除所述鳍结构顶部区域的所述控制金属层，停止在所述第一介质隔离层上；所述控制极在所述发射极的外围形成，所述发射极和控制极通过第一介质隔离层隔离；

步骤S5：去除所述鳍结构顶部区域的第一介质隔离层，并露出所述发射极的顶部区域，其中，所述第一介质隔离层被打开的窗口小于所述控制极被打开的窗口；

步骤S6：形成一牺牲层并图形化，以使所述鳍结构顶部区域完全被所述牺牲层覆盖；

步骤S7：形成第二隔离介质层，去除所述鳍结构顶部区域的第二隔离介质层，保留所述鳍结构顶部区域的牺牲层；

步骤S8：形成收集极金属材料层并图形化，形成收集极，并露出所述空气隙晶体管器件结构侧面的牺牲层；其中，所述控制极与所述收集极通过第二隔离介质层隔离；

步骤S9：释放所述牺牲层，形成所述空气隙晶体管器件结构的空气隙。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述发射极材料层的材料包括金属、金属硅化物或施主N型高掺杂的硅。

8.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，控制极外侧设置一层隔离介质，其形成步骤是在S4步骤后再形成一层隔离介质，并在S5中与第一隔离介质一起图形化，并留出发射极顶端。

9.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S7后还包括：去除所述鳍结构两侧区域的所述牺牲层材料，保留所述鳍结构顶部区域的牺牲层。