[发明专利]SOI衬底折叠栅绝缘隧穿增强晶体管及其制造方法

权利要求书

1.SOI衬底折叠栅绝缘隧穿增强晶体管，其特征在于：采用包含单晶硅衬底(1)和晶圆绝缘层(2)的SOI晶圆作为生成器件的衬底；发射区(3)、基区(4)和集电区(5)位于SOI晶圆的晶圆绝缘层(2)的上方，基区(4)位于发射区(3)与集电区(5)之间；发射极(9)位于发射区(3)的上方；集电极(10)位于集电区(5)的上方；折叠导电层(6)对基区(4)中间部分的上表面和两侧形成三面包围；折叠隧穿绝缘层(7)对折叠导电层(6)的上表面和两侧形成三面包围；折叠栅电极(8)对折叠隧穿绝缘层(7)的上表面和两侧形成三面包围；阻挡绝缘层(11)为绝缘介质。

2.根据权利要求1所述的SOI衬底折叠栅绝缘隧穿增强晶体管，其特征在于：折叠导电层(6)与基区(4)形成欧姆接触，折叠导电层(6)是金属材料，或者是同基区(4)具有相同杂质类型的、且掺杂浓度大于10¹⁹每立方厘米的半导体材料。

3.根据权利要求1所述的SOI衬底折叠栅绝缘隧穿增强晶体管，其特征在于：折叠隧穿绝缘层(7)为用于产生隧穿电流的绝缘材料层。

4.根据权利要求1所述的SOI衬底折叠栅绝缘隧穿增强晶体管，其特征在于：折叠导电层(6)、折叠隧穿绝缘层(7)和折叠栅电极(8)均通过阻挡绝缘层(11)与发射区(3)、发射极(9)、集电区(5)和集电极(10)相互隔离；相邻的发射区(3)与集电区(5)之间通过阻挡绝缘层(11)隔离，相邻的发射极(9)与集电极(10)之间通过阻挡绝缘层(11)隔离。

5.根据权利要求1所述的SOI衬底折叠栅绝缘隧穿增强晶体管，其特征在于：发射区(3)与基区(4)之间、集电区(5)与基区(4)之间具有相反杂质类型，且发射区(3)与发射极(9)之间形成欧姆接触，集电区(5)与集电极(10)之间形成欧姆接触。

6.根据权利要求1所述的SOI衬底折叠栅绝缘隧穿增强晶体管，其特征在于：折叠导电层(6)、折叠隧穿绝缘层(7)和折叠栅电极(8)共同组成了SOI衬底折叠栅绝缘隧穿增强晶体管的隧穿基极，当折叠隧穿绝缘层(7)在折叠栅电极(8)的控制下发生隧穿时，电流从折叠栅电极(8)经折叠隧穿绝缘层(7)流动到折叠导电层(6)，并为基区(4)供电。

7.一种如权利要求1所述的SOI衬底折叠栅绝缘隧穿增强晶体管的单元及其阵列的制造方法，其特征在于：该工艺步骤如下：

步骤一、提供一个SOI晶圆，SOI晶圆的下方为SOI晶圆的单晶硅衬底(1)，SOI晶圆的中间为晶圆绝缘层(2)，通过离子注入或扩散工艺，对SOI晶圆上方的单晶硅薄膜进行掺杂，初步形成基区(4)；

步骤二、再次通过离子注入或扩散工艺，对SOI晶圆上方的单晶硅薄膜进行掺杂，在晶圆上表面形成与步骤一中的杂质类型相反的、浓度不低于10¹⁹每立方厘米的重掺杂区；

步骤三、通过光刻、刻蚀工艺在所提供的SOI晶圆上形成长方体状单晶硅孤岛队列；

步骤四、在晶圆上方淀积绝缘介质后平坦化表面至露出单晶硅薄膜，初步形成阻挡绝缘层(11)；

步骤五、进一步通过光刻、刻蚀工艺在所提供的SOI晶圆上形成长方体状单晶硅孤岛阵列；

步骤六、在晶圆上方淀积绝缘介质后平坦化表面至露出发射区(3)、基区(4)和集电区(5)，进一步形成阻挡绝缘层(11)；

步骤七、通过刻蚀工艺，对晶圆表面基区两侧中间部分的阻挡绝缘层(11)进行刻蚀至露出晶圆绝缘层(2)；

步骤八、在晶圆上方淀积金属或具有和基区(4)相同杂质类型的重掺杂的多晶硅，使步骤七中被刻蚀掉的阻挡绝缘层(11)完全被填充，平坦化表面后再通过刻蚀工艺刻蚀掉用于生成折叠导电层(6)以外的部分，露出发射区(3)、集电区(5)、阻挡绝缘层(11)和基区(4)邻近发射区(3)、集电区(5)的两端，形成折叠导电层(6)；

步骤九、在晶圆上方淀积绝缘介质，再将表面平坦化至露出折叠导电层(6)的上表面，再通过刻蚀工艺分别在基区两侧的隧穿绝缘层(7)的远离基区的一侧对阻挡绝缘层(11)进行刻蚀至露出晶圆绝缘层(2)；

步骤十、在晶圆上方淀积隧穿绝缘层介质，使步骤九中被刻蚀掉的阻挡绝缘层(11)完全被填充，平坦化表面后再通过刻蚀工艺刻蚀掉用于生成折叠隧穿绝缘层(7)以外部分至露出阻挡绝缘层(11)，形成折叠隧穿绝缘层(7)；

步骤十一、分别在基区两侧的折叠隧穿绝缘层(7)的远离基区的一侧对阻挡绝缘层(11)进行刻蚀至露出晶圆绝缘层(2)；

步骤十二、在晶圆上方淀积金属或重掺杂的多晶硅，使步骤十一中被刻蚀掉的阻挡绝缘层(11)被完全填充；平坦化表面后再通过刻蚀工艺刻蚀掉用于生成折叠栅电极(8)以外部分至露出阻挡绝缘层(11)，初步形成折叠栅电极(8)；

步骤十三、在晶圆上方淀积绝缘介质，再将表面平坦化至露出步骤十二当中形成的折叠栅电极(8)的上表面；

步骤十四、在晶圆上方淀积金属或重掺杂的多晶硅，并刻蚀掉用于形成器件单元之间走线部分以外的部分，进一步形成折叠栅电极(8)；

步骤十五、在晶圆上方淀积绝缘介质，将表面平坦化；

步骤十六、通过刻蚀工艺刻蚀掉位于发射区(3)和集电区(5)的上方的阻挡绝缘层(11)，形成发射极(9)和集电极(10)的通孔；

步骤十七、在晶圆上方淀积金属，使步骤十六中所形成的发射极(9)和集电极(10)的通孔被完全填充，并通过刻蚀工艺形成发射极(9)和集电极(10)。