[发明专利]双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管及其制造方法

摘要

本发明涉及双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管及其制造方法及其制造方法，本发明所述器件具有折叠辅助栅、双括号栅和左右两侧对称的结构特征，可实现P型导电类型与N型导电类型可自由切换功能、具有低静态功耗和反向泄漏电流和较强的栅极控制能力、具有低亚阈值摆幅的优点。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对称可互换的双向开关特性，实现了现有技术所无法实现的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

双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管，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）、折叠辅助栅（2）的部分区域、源漏可互换本征区a（3）、源漏可互换本征区b（4）、金属源漏可互换区a（5）、金属源漏可互换区b（6）、栅电极绝缘层（7）的部分区域、双括号栅电极（8）和绝缘介质阻挡层（13）的部分区域；单晶硅薄膜（1）为杂质浓度低于1016cm‑3的单晶硅半导体材料，其的左右两端分别构成源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）；金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）分别内置于单晶硅薄膜（1）的左右两侧，源漏可互换本征区a（3）对金属源漏可互换区a（5）形成三面包裹，源漏可互换本征区b（4）对金属源漏可互换区b（6）形成三面包裹；金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）的底部表面与SOI晶圆的的衬底绝缘层（11）的上表面相互接触；金属源漏可互换区a（5）为金属材料，其外侧壁与源漏可互换本征区a（3）之间接触部分和与单晶硅薄膜（1）之间接触部分形成肖特基接触；金属源漏可互换区b（6）亦为金属材料，其外侧壁与源漏可互换本征区b（4）之间接触部分和与单晶硅薄膜（1）之间接触部分亦形成肖特基接触；栅电极绝缘层（7）为绝缘体材料，对单晶硅薄膜（1）的除与SOI晶圆的衬底绝缘层（11）接触的下表面以外的表面区域形成包裹，将单晶硅薄膜（1）、源漏可互换本征区a（3）、源漏可互换本征区b（4）、金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）所构成的方体的前后左右外侧表面与方体的除了金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）的上表面以外的上表面完全覆盖；栅电极绝缘层（7）的外侧表面侧壁与折叠辅助栅（2）、双括号栅电极（8）以及绝缘介质阻挡层（13）的部分区域相互接触；折叠辅助栅（2）由金属材料或多晶硅材料构成，呈“凹”形倒架在栅电极绝缘层（7）上方，与栅电极绝缘层（7）中间区域部分的前后两侧外表面以及上表面相互接触；折叠辅助栅（2）通过栅电极绝缘层（7）与单晶硅薄膜（1）彼此绝缘隔离，对单晶硅薄膜（1）中央部分有控制作用，当晶体管工作时，折叠辅助栅（2）的工作电压被设置在特定值，当折叠辅助栅（2）的工作电压为高电位，晶体管工作在N型导电类型模式；当折叠辅助栅（2）的工作电压为低电位，晶体管工作在P型导电类型模式，通过改变折叠辅助栅（2）的工作电压来切换晶体管的导电类型；双括号栅电极（8）由金属材料或多晶硅材料构成，位于栅电极绝缘层（7）的左右两侧，且与栅电极绝缘层（7）左右两侧的上下表面和左右外侧表面相互接触，俯视观看呈一对双括号形状，双括号栅电极（8）每一侧所对应的括号形栅电极部分对该侧栅电极绝缘层（7）及内部相对应的源漏可互换本征区a（3）或源漏可互换本征区b（4）形成三面围绕，通过控制双括号栅电极（8）所加电势的场效应来控制金属源漏可互换区a（5）外侧壁与源漏可互换本征区a（3）之间接触部分和与单晶硅薄膜（1）之间接触部分形成肖特基势垒、金属源漏可互换区b（6）外侧壁与源漏可互换本征区b（4）之间接触部分和与单晶硅薄膜（1）之间接触部分亦形成肖特基势垒所产生的隧道效应的大小，以此调节源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）内的载流子浓度和阻值的大小；栅电极绝缘层（7）在双括号栅电极（8）和单晶硅薄膜（1）之间、折叠辅助栅（2）和单晶硅薄膜（1）之间分别形成绝缘阻挡；双括号栅电极（8）和折叠辅助栅（2）之间通过绝缘介质阻挡层（13）彼此绝缘；双括号栅电极（8）仅对位于单晶硅薄膜（1）两侧的源漏可互换本征区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）的中央区域无明显控制作用；栅电极绝缘层（7）的上方除被折叠辅助栅（2）覆盖的上表面区域以外的上表面被绝缘介质阻挡层（13）所覆盖；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，并彼此相互接触；源漏可互换电极a（9）和源漏可互换电极b（10）的上方部分和下方部分的外侧表面分别与栅绝缘介质阻挡层（13）和栅电极绝缘层（7）相互接触。