[发明专利]H形栅控源漏阻变式导电类型可调型晶体管及其制造方法

摘要

本发明涉及一种H形栅控源漏阻变式导电类型可调型晶体管及其制造方法，本发明所述晶体管具有H形栅电极、导电类型调控栅和左右对称的结构特征，本发明所述器件具有可实现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。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型导电类型可自由调控功能，因此适合推广应用。

主权项

1.一种H形栅控源漏阻变式导电类型可调型晶体管，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）、导电类型调控栅（2）、栅电极绝缘层（7）以及绝缘介质阻挡层（13）的部分区域，单晶硅薄膜（1）具有“凹”字形几何特征，为杂质浓度低于10¹⁶cm^-3的单晶硅半导体材料，单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构内侧表面与前后外侧表面附有栅电极绝缘层（7）；金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）为金属材料，分别形成于单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽结构左右两侧垂直部分上端的中间区域；金属源漏可互换区a（5）的前后表面和内侧表面与源漏可互换本征区a（3）相互形成肖特基接触，并被其三面围绕；金属源漏可互换区b（6）的前后表面和内侧表面与源漏可互换本征区b（4）相互形成肖特基接触，并被其三面围绕；金属源漏可互换区a（5）的下表面与单晶硅薄膜（1）相互形成肖特基接触，金属源漏可互换区b（6）的下表面与单晶硅薄膜（1）相互形成肖特基接触；源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）为杂质浓度低于10¹⁶cm^-3的单晶硅半导体材料；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）共同组成了一个凹槽形结构；栅电极绝缘层（7）位于单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽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）所形成的凹槽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）所形成的凹槽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）凹形结构之间通过栅电极绝缘层（7）彼此绝缘，H形栅电极（8）只对单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构的两侧垂直部分的上方部分具有场效应控制作用，对单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构的两侧垂直部分的下方区域以及底部水平部分区域没有明显场效应控制作用；导电类型调控栅（2）由金属材料或多晶硅材料构成，位于单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构底部水平部分的上表面和前后表面，对单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构底部水平部分形成三面包裹，并通过栅电极绝缘层（7）与单晶硅薄膜（1）彼此绝缘隔离，导电类型调控栅（2）只对单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构底部水平部分有场效应控制作用，对单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构的两侧垂直部分的上方部分没有明显场效应控制作用；H形栅电极（8）位于单晶硅薄膜（1）所形成的凹槽形结构的凹槽内侧的部分的下表面与导电类型调控栅（2）之间具有绝缘介质阻挡层（13）的部分区域，H形栅电极（8）与导电类型调控栅（2）之间通过绝缘介质阻挡层（13）彼此绝缘隔离；源漏可互换电极a（9）由金属材料构成，位于金属源漏可互换区a（5）的上方；源漏可互换电极b（10）也由金属材料构成，位于金属源漏可互换区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；导电类型调控栅（2）的左右两侧呈对称结构，能在源漏可互换电极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