[发明专利]双导电类型分立双矩形栅控源漏阻变晶体管及其制造方法

摘要

本发明涉及一种双导电类型分立双矩形栅控源漏阻变晶体管及其制造方法，所述晶体管具有可实现P型导电类型与N型导电类型可自由切换功能和双向开关功能。具有低静态功耗、低反向泄漏电流、较强栅极控制能力和低亚阈值摆幅的优点。具有双矩形栅分立控制结构特征。对比于普通MOSFETs型器件，利用肖特基势垒隧穿效应实现更优秀的亚阈值特性和开关特性，降低晶体管的静态功耗；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，实现了各种现有晶体管技术所无法实现的P型导电类型与N型导电类型可自由切换功能，因此为集成电路设计单元提供了更广泛和多样的逻辑功能，适合推广应用。

主权项

1.一种双导电类型分立双矩形栅控源漏阻变晶体管，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）、矩形导电类型选择栅（2）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；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为栅电极绝缘层（7），U形凹槽中间部分由绝缘介质阻挡层（13）的部分区域填充；栅电极绝缘层（7）为绝缘体材料，对单晶硅薄膜（1）及单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽内部填充的绝缘介质阻挡层（13）的部分区域所共同组成的立方体形区域的前后左右四面外侧表面形成四面围绕，俯视晶圆，栅电极绝缘层（7）呈矩形结构特征；矩形导电类型选择栅（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U形凹槽结构下方水平部分的四周，对单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构下方水平部分形成四面围绕，并通过栅电极绝缘层（7）与单晶硅薄膜（1）彼此绝缘隔离，俯视晶圆，矩形导电类型选择栅（2）呈矩形结构特征；矩形导电类型选择栅（2）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，而对单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构两侧垂直部分没有明显控制作用；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U形凹槽结构左右两侧垂直部分上端的中间内侧区域；金属源漏可互换区a（5）为金属材料，其下表面和侧面分别与单晶硅薄膜（1）和构成单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽结构左侧垂直部分上端的外侧区域的源漏可互换本征区a（3）之间形成肖特基接触；金属源漏可互换区b（6）也为金属材料，其下表面和侧面分别与单晶硅薄膜（1）和构成单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽结构右侧垂直部分上端的外侧区域的源漏可互换本征区b（4）之间形成肖特基接触；源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）位于单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽结构左右两侧垂直部分上端外侧区域，分别对金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）形成三面包裹；矩形导电类型选择栅（2）的上方为绝缘介质阻挡层（13）的部分区域，并通过绝缘介质阻挡层（13）与矩形栅电极（8）彼此绝缘隔离；矩形栅电极（8）由金属材料或多晶硅材料构成，与栅电极绝缘层（7）的外侧表面上方部分相互接触，并对栅电极绝缘层（7）的上方部分形成四面围绕，俯视观看呈现矩形结构特征，对单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构的两侧垂直部分的上方部分，即对源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）具有明显的场效应控制作用；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，分别位于金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）的上方，源漏可互换电极a（9）与金属源漏可互换区a（5）的上端接触，源漏可互换电极b（10）与金属源漏可互换区b（6）的上端接触；源漏可互换电极a（9）和源漏可互换电极b（10）的外侧表面分别与栅绝缘介质阻挡层（13）相互接触，源漏可互换电极a（9）、源漏可互换电极b（10）、矩形栅电极（8）和矩形导电类型选择栅（2）彼此通过栅绝缘介质阻挡层（13）相互绝缘隔离。/n