[发明专利]源漏对称可互换的双向隧穿场效应晶体管及其制造方法

摘要

本发明涉及一种源漏对称可互换的双向隧穿场效应晶体管及其制造方法。本发明所述器件具有左右对称的结构特征，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、高正反向电流比、低反向泄漏电流特性、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

1.一种源漏对称可互换双向隧穿场效应晶体管，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）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；第一类杂质重掺杂区（2）位于单晶硅薄膜（1）底部的中间部分，其掺杂杂质导电类型决定器件的导通类型，其内部不受栅电极（8）场效应影响控制，为杂质浓度不低于10¹⁷cm^‑3的半导体材料；绝缘介质阻挡层（13）的一部分区域与单晶硅薄膜（1）的左右两外侧表面下方部分相互接触，宽度延伸至衬底绝缘层（11）前后两侧边缘，其上表面与栅电极（8）和栅电极绝缘层（7）相互接触；栅电极绝缘层（7）为绝缘体材料，位于单晶硅薄膜（1）的左右两侧，与构成单晶硅薄膜（1）的左右两外侧表面上方部分相互接触，宽度延伸至其下方的绝缘介质阻挡层（13）的前后两侧边缘；栅电极（8）由金属材料或多晶硅材料构成，也位于单晶硅薄膜（1）的左右两侧，并分别与两侧的栅电极绝缘层（7）的外表面相互接触；栅电极绝缘层（7）在栅电极（8）和单晶硅薄膜（1）之间形成绝缘阻挡；栅电极（8）仅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）的其它区域和位于单晶硅薄膜（1）底部中间部分的第一类杂质重掺杂区（2）无明显控制作用；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）共同形成一个凹槽结构，其中，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）分别位于该凹槽结构左右两侧的上方内侧部分，源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）分别位于该凹槽结构左右两侧的上方外侧部分；凹槽结构的内部被绝缘介质阻挡层（13）的部分区域所填充，且绝缘介质阻挡层（13）的该部分区域的外表面上方部分的左右两侧分别与源漏可互换电极a（9）和源漏可互换电极b（10）相互接触、外表面中间部分的左右两侧分别与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）相互接触，外表面下方部分的左右两侧和底部左右两侧均与单晶硅薄膜（1）相互接触，外表面底部的中间部分与第一类杂质重掺杂区2相互接触；绝缘介质阻挡层（13）的该部分区域在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）之间、以及在源漏可互换电极a（9）和源漏可互换电极b（10）之间分别起到绝缘隔离的作用；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）和源漏可互换电极b（10）的外侧左右分别与绝缘介质阻挡层（13）的部分区域相接触；第一类杂质重掺杂区（2）和位于第一类杂质重掺杂区（2）上方的部分绝缘介质阻挡层（13）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。