[发明专利]硅基平面型三极管器件的制造方法和器件

说明书

本发明公开了一种硅基平面型三极管器件的制造方法和器件，其中硅基平面型三极管器件的制造方法，包括对晶片的上表面和下表面分别进行掺杂硼离子和磷离子，从而形成结构为p+‑n‑n+的平面型三极管的步骤。同时还公开提出利用硅基平面型三极管器件获得低磁场下大磁电阻效应的基本原理和思路。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，涉及一种硅基平面型三极管器件的制造方法和器件，来实现在低磁场下获得大的磁电阻效应。

背景技术

过去的50年里，世界半导体产业的发展一直遵循着著名的摩尔定律, 即每隔18到24个月芯片上晶体管数目就增加一倍。但由于物理体积的限制，按照摩尔定律的预期，半导体产业的发展在未来十年内将接近极限，传统晶体管电路的性能无法再进一步提升。如何让半导体器件超越摩尔定律的限制已经成为当今半导体产业亟待解决的一个重要问题。

实现半导体器件的磁调控不仅赋予了传统半导体器件新的功能，而且在信息技术上具有广泛的应用前景。目前半导体器件的磁调控主要可以分为以下两个方面：一是利用磁场来操控半导体内电子的自旋。通过磁性材料与半导体器件的结合，来实现半导体中自旋的注入、传输、调控和探测。但是，目前磁性材料的引入仍然无法与现有的半导体工业紧密结合，同时低的自旋注入效率更使得半导体产业的自旋调控任重而道远。另一个重要的方面则是避免磁性材料的使用，直接利用磁场来调控半导体中电荷的输运行为。虽然利用洛仑兹力可以实现磁场对半导体器件输运性质的调控，但是由于其通常被霍尔电场所抵消，与磁性材料相比，在半导体材料中实现磁操控要困难得多。

目前人们陆续在从窄带半导体（Ag₂Te，InSb等）到传统半导体(Si，Ge等)都报道了远大于目前磁性材料的大磁阻效应，但不难看出本质上人们都是利用洛仑兹力对电荷的操控，因此所需要的工作磁场通常很高，为几个甚至十几特斯拉才能获得可观的效应。如何降低工作磁场，并进一步探索新的半导体调控机理是目前半导体磁场调控的关键。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种硅基平面型三极管器件的制造方法，以实现低磁场下获得高的磁电阻效应的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种硅基平面型三极管器件的制造方法，包括对晶片的上表面和下表面分别进行掺杂硼离子和磷离子，从而形成结构为p +- n - n +的平面型三极管的步骤。

优选的，形成结构为p +- n - n +的平面型三极管的步骤具体包括：

步骤1、利用微电机械系统在晶片中掺杂n型粒子从而提高晶片表面电阻率；

步骤2、将掺杂n型粒子后的晶片在氧化炉中高温处理，从而在晶片表面制作氧化层；

步骤3、利用光刻机在高温处理后的晶片表面做出微条状结构；

步骤4、通过中等能量离子注入机在经步骤3处理后的晶片顶部表面和底部表面分别注入硼离子和磷离子；

步骤5、对经步骤4处理后的晶片的顶部表面和底部表面在真空下采用磁控溅射方式生长铜电极。

优选的，步骤1具体为：利用微电机械系统在晶片中掺杂n型粒子从而使晶片表面电阻率超过2000 Ω cm。

优选的，步骤2具体为：在1030℃下氧化炉中处理4小时，晶片表面制作的氧化层厚度为6000 Å。

优选的，步骤4中注入硼离子的条件为：加速电压40 Kev, 粒子密度 ，注入磷离子的条件为：加速电压60 Kev, 粒子密度。

优选的，步骤5中的真空为真空下。

同时本发明技术方案还包括一种硅基平面型三极管器件，采用本发明技术方案的硅基平面型三极管器件的制造方法制作。