[发明专利]源漏阻变式矩形栅控U形沟道双向晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种源漏阻变式矩形栅控U形沟道双向晶体管，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）、重掺杂区（2）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；重掺杂区（2）位于单晶硅薄膜（1）底部的中间部分，其掺杂的杂质导电类型决定器件的导通类型，其内部不受栅电极（8）场效应影响控制，为杂质浓度不低于10¹⁷cm^-3的半导体材料；绝缘介质阻挡层（13）的部分区域对单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构的下方部分的外侧表面形成四面围绕，绝缘介质阻挡层（13）与SOI晶圆的衬底绝缘层（11）上表面接触的部分区域的上表面与栅电极（8）和栅电极绝缘层（7）相互接触；栅电极绝缘层（7）为绝缘体材料，位于单晶硅薄膜（1）的外侧表面的上方部分，且栅电极绝缘层（7）的内侧表面与单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构的两侧垂直部分的前后和左右两侧的外侧表面的上方部分相互接触，栅电极绝缘层（7）的内侧表面和夹在单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构内部的绝缘介质阻挡层（13）的前后外侧表面相互接触，对单晶硅薄膜（1）的外侧表面上方部分形成四面围绕；栅电极（8）由金属材料或多晶硅材料构成，与栅电极绝缘层（7）的外侧表面相互接触，并对栅电极绝缘层（7）形成四面围绕，俯视观看呈现矩形结构特征，栅电极（8）对单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构的两侧垂直部分的上方部分，即对源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）具有明显的场效应控制作用；栅电极绝缘层（7）在栅电极（8）和单晶硅薄膜（1）之间形成绝缘阻挡；栅电极（8）仅对源漏可互换本征区a（3）和源漏可互换本征区b（4）有明显场效应控制作用，而对单晶硅薄膜（1）的其它区域和位于单晶硅薄膜（1）底部中间部分的重掺杂区（2）无明显控制作用；金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）由金属材料构成，分别位于单晶硅薄膜（1）所形成的U形凹槽结构的两侧垂直部分的上方内侧部分；金属源漏可互换区a（5）的外侧与源漏可互换本征区a（3）相互接触，并被其三面围绕，接触面形成肖特基势垒；金属源漏可互换区a（5）的底部与单晶硅薄膜（1）相互接触，接触面形成肖特基势垒；金属源漏可互换区b（6）的外侧与源漏可互换本征区b（4）相互接触，并被其三面围绕，接触面形成肖特基势垒；金属源漏可互换区b（6）的底部与单晶硅薄膜（1）相互接触，接触面形成肖特基势垒；单晶硅薄膜（1）、重掺杂区（2）、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结构；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）和源漏可互换电极b（10）的外侧左右分别与绝缘介质阻挡层（13）的部分区域相接触；重掺杂区（2）和位于重掺杂区（2）上方的部分绝缘介质阻挡层（13）的左右两侧呈对称结构，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。

2.一种如权利要求1所述源漏阻变式矩形栅控U形沟道双向晶体管的制造方法，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），通过离子注入或扩散工艺，对SOI晶圆上方的单晶硅薄膜（1）的中间区域掺杂，初步形成重掺杂区（2）；

步骤二：通过光刻、刻蚀工艺除去部分单晶硅薄膜（1）和部分重掺杂区（2），在SOI晶圆上进一步形成单晶硅薄膜（1）和重掺杂区（2）；

步骤三：在刻蚀后的重掺杂区（2）的上方淀积绝缘介质并平坦化表面，初步形成部分绝缘介质阻挡层（13）；

步骤四：通过光刻、刻蚀工艺将衬底绝缘层（11）上方的单晶硅薄膜（1）的四周部分刻蚀至露出衬底绝缘层（11）；

步骤五：在上一步露出的衬底绝缘层（11）上方淀积绝缘介质并进行部分刻蚀，进一步形成绝缘介质阻挡层（13）；

步骤六：在上一步形成的部分绝缘介质阻挡层（13）上紧贴单晶硅薄膜（1）与重掺杂区（2）上方的部分绝缘介质阻挡层（13）的外侧表面的上方部分，通过氧化或淀积工艺后，再通过刻蚀工艺形成栅电极绝缘层（7）；

步骤七：在步骤五形成的部分绝缘介质阻挡层（13）上淀积金属或多晶硅，并通过表面平坦化工艺露出栅电极绝缘层（7）的上表面、单晶硅薄膜（1）的上表面、金属源漏可互换区a（5）的上表面和金属源漏可互换区b（6）的上表面，形成栅电极（8）；

步骤八：通过刻蚀工艺，对步骤三所形成的部分绝缘介质阻挡层（13）左右两侧上方内侧的单晶硅薄膜（1）进行刻蚀，并通过淀积工艺淀积金属，形成金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）；

步骤九：在栅电极（8）的上表面、栅电极绝缘层（7）的上表面、单晶硅薄膜（1）的上表面、金属源漏可互换区a（5）的上表面和金属源漏可互换区b（6）的上表面淀积绝缘介质，平坦化表面后形成部分绝缘介质阻挡层（13），再在金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）的上方刻蚀绝缘介质阻挡层（13）至露出金属源漏可互换区a（5）和金属源漏可互换区b（6）的上表面后，向形成的通孔中注入金属至通孔被完全填充，最后将表面平坦化处理，形成源漏可互换电极a（9）和源漏可互换电极b（10）。