[发明专利]双侧折叠栅控源漏双隧穿型双向导通晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种双侧折叠栅控源漏双隧穿型双向导通晶体管，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）、势垒调节栅（2）、栅电极绝缘层（7）的部分区域和绝缘介质阻挡层（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，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，分别对重掺杂源漏可互换区a（5）和重掺杂源漏可互换区b（6）形成三面包裹；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、前后两侧表面以及凹槽底部水平部分的上表面和前后两侧表面相互接触；势垒调节栅（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，势垒调节栅（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，双侧折叠栅（8）由金属材料或多晶硅材料构成，位于栅电极绝缘层（7）的外侧上方部分，并对栅电极绝缘层（7）的外侧，和前后两侧的上方部分相互接触并形成三面折叠围绕，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形凹槽两侧垂直部分的上方区域，即双侧折叠栅（8）对源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）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）、双侧折叠栅（8）和势垒调节栅（2）彼此通过绝缘介质阻挡层（13）相互绝缘隔离；双侧折叠栅控源漏双隧穿型双向导通晶体管左右两侧为对称结构，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。

2.一种双侧折叠栅控源漏双隧穿型双向导通晶体管的制造方法，其特征在于：

其制造步骤如下：

步骤一：提供一个SOI晶圆，最下方为SOI晶圆的硅衬底（12），硅衬底（12）的上面是衬底绝缘层（11），衬底绝缘层（11）的上表面为单晶硅薄膜（1），通过光刻、刻蚀工艺除去SOI晶圆上方的单晶硅薄膜（1）中间部分前后外侧部分区域至露出衬底绝缘层（11），此时俯视晶圆，单晶硅薄膜（1）在衬底绝缘层（11）上呈英文大写字母“H”形；

步骤二：在步骤一所刻蚀的单晶硅薄膜（1）处淀积绝缘介质，并平坦化表面至绝缘介质层的上表面与单晶硅薄膜（1）的上表面在同一水平面上，初步形成栅电极绝缘层（7）；

步骤三：通过光刻、刻蚀工艺除去部分步骤二中所形成的前后两侧的栅电极绝缘层（7）中间部分的单晶硅薄膜（1）；

步骤四：在步骤三基础上，在晶圆表面淀积绝缘介质，平坦化表面至露出单晶硅薄膜（1）的上表面，使至绝缘介质的上表面与单晶硅薄膜（1）左右两侧的上表面在同一水平面上，进一步形成栅电极绝缘层（7）；

步骤五：对步骤四中形成的栅电极绝缘层（7）的前后两侧的中间部分进行部分刻蚀，直至露出衬底绝缘层（11），此时俯视晶圆，栅电极绝缘层（7）呈英文大写字母“H”形；；

步骤六：在步骤五基础上，在晶圆表面淀积金属或多晶硅，平坦化表面至露出单晶硅薄膜（1）的上表面，使金属或多晶硅的上表面与单晶硅薄膜（1）左右两侧的上表面在同一水平面上，初步形成势垒调节栅（2）；

步骤七：通过光刻、刻蚀工艺除去步骤六中所形成的势垒调节栅（2）之间的栅电极绝缘层（7）至一定厚度后，再通过淀积工艺，在晶圆表面淀积金属或多晶硅，平坦化表面至露出单晶硅薄膜（1）的上表面，进一步形成势垒调节栅（2）；

步骤八：通过光刻、刻蚀工艺除去步骤七中所形成的势垒调节栅（2）的上半部分，最终形成势垒调节栅（2），在通过淀积工艺，在晶圆表面淀积绝缘介质，平坦化表面后初步形成部分绝缘介质阻挡层（13）；

步骤九：通过光刻、刻蚀工艺，对单晶硅薄膜（1）的左右两侧外侧部分和前后外侧部分区域进行部分刻蚀至露出衬底绝缘层（11），进一步形成单晶硅薄膜（1）；

步骤十：通过氧化或淀积工艺，在步骤九基础上，在裸露在外的单晶硅薄膜（1）表面形成绝缘介质层，平坦化表面至露出单晶硅薄膜（1）的上表面，进一步形成栅电极绝缘层（7）；

步骤十一：通过光刻、刻蚀工艺，对位于单晶硅薄膜（1）两侧垂直部分的前后侧及外侧的栅电极绝缘层（7）进行部分刻蚀至露出衬底绝缘层（11），进一步形成栅电极绝缘层（7）；

步骤十二：在步骤十一基础上，在晶圆上方淀积绝缘介质平坦化至露出单晶硅薄膜（1）的上表面，并通过刻蚀工艺刻蚀掉本步骤中所形成的绝缘介质，进一步形成绝缘介质阻挡层（13）；

步骤十三：通过淀积工艺，在晶圆表面淀积金属或多晶硅，平坦化表面至露出单晶硅薄膜（1）的上表面，在步骤十二中所形成的部分绝缘介质阻挡层（13）的上方形成双侧折叠栅（8）；

步骤十四：在两侧的单晶硅薄膜（1）上通过扩散或离子注入工艺形成重掺杂源漏可互换区a（5）和重掺杂源漏可互换区b（6），使重掺杂源漏可互换区a（5）和重掺杂源漏可互换区b（6）分别位于单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构的左右两侧垂直部分上方的中间内侧部分，并被源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）三面包裹；

步骤十五：在晶圆表面淀积绝缘介质，并通过刻蚀工艺除去重掺杂源漏可互换区a（5）和重掺杂源漏可互换区b（6）上方的绝缘介质，进一步形成绝缘介质阻挡层（13）和源漏通孔，再对晶圆上表面淀积金属或多晶硅，平坦化表面至露出绝缘介质阻挡层（13），在通孔中形成源漏可互换电极a（9）和源漏可互换电极b（10）。