[发明专利]倒U栅辅控双侧栅主控双向隧穿晶体管及其制造方法

摘要

本发明涉及倒U栅辅控双侧栅主控双向隧穿晶体管及其制造方法，本发明所述器件具有倒U栅、双侧栅和左右两侧对称的结构特征，可以通过调节源漏可互换电极的电压控制重掺杂源漏可互换区作为源区或漏区，改变隧穿电流方向。本发明具有可实现双向开关功能、低静态功耗和反向泄漏电流、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，因此适合推广应用。

主权项

1.倒U栅辅控双侧栅主控双向隧穿晶体管，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）、倒U栅（2）的部分区域、栅电极绝缘层（7）的部分区域和双侧栅8；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；重掺杂源漏可互换区a（5）和重掺杂源漏可互换区b（6）通过离子注入或扩散对单晶硅薄膜（1）进行有意掺杂工艺形成，并分别形成于单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构左右两侧垂直部分上端的内侧区域，其杂质峰值浓度不低于10¹⁸cm^‑3；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U形凹槽结构左右两侧垂直部分上端的未被进行有意掺杂工艺的外侧区域；栅电极绝缘层（7）为绝缘体材料，与单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构的左右两侧垂直部分外侧表面、内侧表面以及U形凹槽底部水平部分的上表面和前后两侧的外侧表面相互接触；倒U栅（2）由金属材料或多晶硅材料构成，呈英文大写字母“U”形倒架在栅电极绝缘层（7）位于单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽底部水平部分的上表面和前后两侧的外侧表面所形成部分区域的上方，倒U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）所形成的U形凹槽底部水平部分有控制作用；双侧栅（8）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形凹槽结构的左右两侧垂直部分的外侧，与单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构的左右两侧垂直部分外侧相互接触的栅电极绝缘层（7）相互接触，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） 所形成的凹槽两侧垂直部分有控制作用；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，分别位于重掺杂源漏可互换区a（5）和重掺杂源漏可互换区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）的外侧表面分别与绝缘介质阻挡层（13）相互接触，源漏可互换电极a（9）、源漏可互换电极b（10）、双侧栅（8）和倒U栅（2）彼此通过绝缘介质阻挡层（13）相互绝缘隔离；倒U栅辅控双侧栅主控双向隧穿晶体管，以倒U栅（2）为中心，左右两侧呈对称结构。