[发明专利]H形栅控源漏对称可互换型隧穿晶体管及其制造方法

摘要

本发明涉及一种H形栅控源漏对称可互换型隧穿晶体管及其制造方法，本发明所述器件具有矩形栅极和左右对称的结构特征，具有较强的栅极控制能力并且可以通过调节源漏可互换电极电压控制第二类杂质重掺杂源漏可互换区作为源区或漏区，改变隧穿电流方向。本发明具有低静态功耗反向泄漏电流、低亚阈值摆幅和可实现双向开关功能的优点。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可互换的双向对称开关特性，因此适合推广应用。

主权项

1.一种H形栅控源漏对称可互换型隧穿晶体管，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）、第一类杂质重掺杂区（2）；单晶硅薄膜（1）具有U形结构特征，为杂质浓度低于10¹⁶cm^-3的单晶硅半导体材料；第一类杂质重掺杂区（2）位于单晶硅薄膜（1）U形结构的底部水平部分的中间区域，其掺杂杂质的导电类型决定器件的导通类型，其内部不受H形栅电极（8）场效应影响控制，为杂质浓度不低于10¹⁷cm^-3的半导体材料；第二类杂质重掺杂源漏可互换区a（5）和第二类杂质重掺杂源漏可互换区b（6）分别通过对单晶硅薄膜（1）所形成的U形结构的两侧垂直部分的上方部分掺杂形成，杂质峰值浓度不低于10¹⁸cm^-3，其中第二类杂质重掺杂源漏可互换区a（5）的前后表面和内侧表面与源漏可互换本征区a（3）相互接触，并被其三面围绕；第二类杂质重掺杂源漏可互换区b（6）的前后表面和内侧表面与源漏可互换本征区b（4）相互接触，并被其三面围绕；源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）分别位于单晶硅薄膜（1）U形结构的两侧垂直部分的上部区域的前后表面及内表面，为杂质浓度低于10¹⁶cm^-3的单晶硅半导体材料；单晶硅薄膜（1）、第一类杂质重掺杂区（2）、源漏可互换本征区a（3）、源漏可互换本征区b（4）、第二类杂质重掺杂源漏可互换区a（5）和第二类杂质重掺杂源漏可互换区b（6）共同组成了一个U形结构；栅电极绝缘层（7）位于单晶硅薄膜（1）U形结构底部水平部分的上表面和前后表面以及单晶硅薄膜（1）U形结构两侧垂直部分的内侧表面和前后表面；H形栅电极（8）由金属材料或多晶硅材料构成，对单晶硅薄膜（1）U形结构的两侧垂直部分的上方部分的内侧表面和前后表面形成三面包裹，俯视SOI晶圆，H形栅电极（8）沿源漏方向呈英文大写字母H形状，H形栅电极（8）与单晶硅薄膜（1）U形结构之间通过栅电极绝缘层（7）彼此绝缘，H形栅电极（8）的位于单晶硅薄膜（1）U形结构凹槽内侧部分的下表面与栅电极绝缘层（7）之间具有绝缘介质阻挡层（13）的部分区域，H形栅电极（8）只对单晶硅薄膜（1）U形结构的两侧垂直部分的上部区域的前后表面及内表面，即对源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）有明显场效应控制作用，而对单晶硅薄膜（1）U形结构的两侧垂直部分的下方区域以及单晶硅薄膜（1）U形结构的底部水平部分区域没有明显场效应控制作用；源漏可互换电极a（9）由金属材料构成，位于第二类杂质重掺杂源漏可互换区a（5）的上方；源漏可互换电极b（10）也由金属材料构成，位于第二类杂质重掺杂源漏可互换区b（6）的上方，源漏可互换电极a（9）、源漏可互换电极b（10）和H形栅电极（8）这三个电极之间通过绝缘介质阻挡层（13）彼此绝缘；第一类杂质重掺杂区（2）的左右两侧呈对称结构，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。/n