技术领域
[0001] 本
发明涉及超大规模集成
电路制造领域，具体涉及一种适用于低功耗集成电路制造的双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管及其制造方法。
背景技术
[0002] 普通穿
场效应晶体管作为
开关型器件使用时利用的是载流子的隧穿机制，能使普通隧穿场效应晶体管的亚
阈值摆幅要优于MOSFETs型器件的60mV/dec极限。然而，基于
硅基材料的隧穿场效应晶体管，由于禁带宽度限制，隧穿几率有限，对比MOSFETs型器件，难以产生相同数量级的导通
电流，更为严重的是，其源
电极和漏电极分别采用不同导电类型的杂质进行掺杂，所形成的非对称结构特征导致其在源电极和漏电极无法实隧现互相对调，因此无法在功能上完全取代具有对称结构特征的MOSFETs型器件。以N型隧穿场效应晶体管为例，如果将其源极和漏极互换，即漏极为低电位，源极为高电位，则此时的隧穿场效应晶体管，由于源漏所形成的
PN结始终属于
正向偏置状态，则栅电极此时无法良好控制导通电流的大小，使得整个隧穿场效应晶体管失效。
[0003] 肖特基势垒场效应晶体管，利用肖特基势垒隧穿作为导通机理，由于隧穿势垒高度低于隧道场效应晶体管的禁带宽度，可实现更大的隧穿几率，且利用金属作为入射端，在相同面积尺寸下可实现比
半导体导带或
价带更多的
电子入射量，进而获得更大的隧道效应电流
密度，因此可以获得比隧穿场效应晶体管更高的导通电流密度。然而通常的肖特基势垒场效应晶体管为实现器件的栅电极开关特性（栅电极正向导通反向截止或反向导通正向截止），要对器件的源区或漏区进行特定导电类型的杂质掺杂，这使得在工艺上难以在源电极和源区之间、漏电极和漏区之间实现良好的肖特基
接触，且对源区和漏区的掺杂使得栅电极对漏区和源区的控制能
力降低，导致器件的开关性能下降。若不对器件的半导体区域掺杂，则虽在工艺上易于实现源电极和源区、漏电极和漏区之间的肖特基势垒，然而这会使得器件在正向和反向产生不同类型的载流子导通，即栅电极正向
偏压和反向偏压下均会使得器件处于导通状态，从而使得栅极失去作为器件开关装置的控制作用。
[0004] 除此之外，基于现有的晶体管技术，一旦晶体管的结构确立，其导电类型根据掺杂杂质导电类型的不同，其导电类型也随之确立，所制造出的晶体管只能为P型晶体管或N型晶体管其中的一种，其导电类型在工作中不可切换。即，在晶体管工作过程当中，无法通过某种控制方法改变其导电类型。
发明内容
[0005] 发明目的
[0006] 对比于当前MOSFETs技术、隧穿晶体管技术和肖特基势垒晶体管技术，为了弥补当前MOSFETs、隧穿晶体管以及肖特基势垒晶体管技术的种种上述劣势，并实现优势互补，并使晶体管能够在工作过程当中自由切换其导电类型为N类型或P类型，本发明提出一种具有低亚阈值摆幅、高正向导通电流的工作特性，且具有源电极、漏电极可互换、导电类型可互换功能的双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管及其制造方法。其核心目的在于使器件在功能上完全兼容于MOSFETs技术的同时，具有低亚阈值摆幅、高导通电流、低
泄漏电流的高正反向电流比等工作特性，同时使晶体管具有MOSFETs等技术所不具备的导电类型可切换新逻辑功能，该功能可增加集成电路的逻辑功能，拓展集成电路的设计方法。
[0007] 技术方案
[0008] 本发明是通过以下技术方案来实现的：
[0009] 双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管，包含SOI
晶圆的硅衬底，其特征在于：SOI晶圆的硅衬底上方为SOI晶圆的衬底绝缘层，SOI晶圆的衬底绝缘层的上方为
单晶硅薄膜、折叠辅助栅的部分区域、源漏可互换
本征区a、源漏可互换本征区b、金属源漏可互换区a、金属源漏可互换区b、栅电极绝缘层的部分区域、双括号栅电极和绝缘介质阻挡层的部分区域；单晶硅薄膜为杂质浓度低于1016cm-3的单晶硅半导体材料，其的左右两端分别构成源漏可互换本征区a和源漏可互换本征区b；金属源漏可互换区a和金属源漏可互换区b分别内置于单晶硅薄膜的左右两侧，源漏可互换本征区a对金属源漏可互换区a形成三面包裹，源漏可互换本征区b对金属源漏可互换区b形成三面包裹；金属源漏可互换区a和金属源漏可互换区b的底部表面与SOI晶圆的的衬底绝缘层的上表面相互接触；金属源漏可互换区a为金属材料，其外
侧壁与源漏可互换本征区a之间接触部分和与单晶硅薄膜之间接触部分形成肖特基接触；金属源漏可互换区b亦为金属材料，其外侧壁与源漏可互换本征区b之间接触部分和与单晶硅薄膜之间接触部分亦形成肖特基接触；栅电极绝缘层为绝缘体材料，对单晶硅薄膜的除与SOI晶圆的衬底绝缘层接触的下表面以外的表面区域形成包裹，将单晶硅薄膜、源漏可互换本征区a、源漏可互换本征区b、金属源漏可互换区a和金属源漏可互换区b所构成的方体的前后左右外侧表面与方体的除了金属源漏可互换区a和金属源漏可互换区b的上表面以外的上表面完全
覆盖；栅电极绝缘层的外侧表面侧壁与折叠辅助栅、双括号栅电极以及绝缘介质阻挡层的部分区域相互接触；折叠辅助栅由金属材料或
多晶硅材料构成，呈“凹”形倒架在栅电极绝缘层上方，与栅电极绝缘层中间区域部分的前后两侧外表面以及上表面相互接触；折叠辅助栅通过栅电极绝缘层与单晶硅薄膜彼此绝缘隔离，对单晶硅薄膜中央部分有控制作用，当晶体管工作时，折叠辅助栅的工作
电压被设置在特定值，当折叠辅助栅的工作电压为高电位，晶体管工作在N型导电类型模式；当折叠辅助栅的工作电压为低电位，晶体管工作在P型导电类型模式，通过改变折叠辅助栅的工作电压来切换晶体管的导电类型；双括号栅电极由金属材料或多晶硅材料构成，位于栅电极绝缘层的左右两侧，且与栅电极绝缘层左右两侧的上下表面和左右外侧表面相互接触，俯视观看呈一对双括号形状，双括号栅电极每一侧所对应的括号形栅电极部分对该侧栅电极绝缘层及内部相对应的源漏可互换本征区a或源漏可互换本征区b形成三面围绕，通过控制双括号栅电极所加电势的场效应来控制金属源漏可互换区a外侧壁与源漏可互换本征区a之间接触部分和与单晶硅薄膜之间接触部分形成肖特基势垒、金属源漏可互换区b外侧壁与源漏可互换本征区b之间接触部分和与单晶硅薄膜之间接触部分亦形成肖特基势垒所产生的隧道效应的大小，以此调节源漏可互换本征区a和源漏可互换本征区b内的载流子浓度和阻值的大小；栅电极绝缘层在双括号栅电极和单晶硅薄膜之间、折叠辅助栅和单晶硅薄膜之间分别形成绝缘阻挡；双括号栅电极和折叠辅助栅之间通过绝缘介质阻挡层彼此绝缘；双括号栅电极仅对位于单晶硅薄膜两侧的源漏可互换本征区a和源漏可互换本征区b有明显场效应控制作用，而对单晶硅薄膜的中央区域无明显控制作用；栅电极绝缘层的上方除被折叠辅助栅覆盖的上表面区域以外的上表面被绝缘介质阻挡层所覆盖；源漏可互换电极a和源漏可互换电极b为金属材料构成，分别位于金属源漏可互换区a和金属源漏可互换区b的上方，并彼此相互接触；源漏可互换电极a和源漏可互换电极b的上方部分和下方部分的外侧表面分别与栅绝缘介质阻挡层和栅电极绝缘层相互接触；
[0010] 其特征在于：通过设置折叠辅助栅的电压为高电位，且对源漏两端在源漏可互换本征区a和源漏可互换本征区b内由双括号栅电极工作在反向电位下所产生的肖特基势垒隧穿空穴形成势垒阻挡，使晶体管工作在N型反向关断状态；或者通过设置折叠辅助栅的电压为高电位，且将双括号栅电极设置为正向低电位，降低源漏两端源漏可互换本征区a和源漏可互换本征区b内发生的肖特基势垒隧穿效应，保持源漏两端源漏可互换本征区a和源漏可互换本征区b具有较高源漏阻值，使晶体管工作在N型正向亚阈值状态；或者通过设置折叠辅助栅的电压为高电位，且对源漏两端源漏可互换本征区a和源漏可互换本征区b内由双括号栅电极工作在高电位下所产生的肖特基势垒隧穿电子形成导通
沟道，使晶体管工作在N型正向导通状态；同理，或者通过设置折叠辅助栅的电压为低电位，使器件由N型导电类型切换至P型导电类型；双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管具有N型导电与P型导电状态双项选择功能，能够对晶体管工作在N型导电或P型导电双种状态之间自由切换。
[0011] 其特征在于：所述器件在源漏方向上具有左右对称的结构。
[0012] 双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管的制造方法，其特征在于：
[0013] 其制造步骤如下：
[0014] 步骤一：提供一个SOI晶圆，最下方为SOI晶圆的硅衬底，硅衬底的上面是SOI晶圆的衬底绝缘层，SOI晶圆的衬底绝缘层的上表面为单晶硅薄膜，通过
光刻、
刻蚀工艺除去SOI晶圆上方的单晶硅薄膜四周的外侧的部分区域；
[0015] 步骤二：通过刻蚀工艺，对步骤一中所形成的单晶硅薄膜的左右两侧的中间区域对称
位置进行刻蚀，形成源漏可互换本征区a和源漏可互换本征区b，再在两侧刻蚀掉的部分注入金属，分别形成金属源漏可互换区a和金属源漏可互换区b，并使金属源漏可互换区a外侧壁与源漏可互换本征区a之间接触部分、金属源漏可互换区a外侧壁与单晶硅薄膜之间接触部分形成肖特基接触，使金属源漏可互换区b外侧壁与源漏可互换本征区2之间接触部分、金属源漏可互换区b与单晶硅薄膜之间接触部分亦形成肖特基接触；
[0016] 步骤三：通过
氧化或淀积工艺，紧贴掺杂后的单晶硅薄膜的上表面和外侧表面，形成绝缘介质层后平坦化处理，初步形成栅电极绝缘层；
[0017] 步骤四：通过淀积工艺，在栅电极绝缘层的上方淀积绝缘介质，平坦化至露出栅电极绝缘层后，再通过刻蚀工艺刻蚀掉部分绝缘介质，初步形成部分绝缘介质阻挡层；
[0018] 步骤五：通过淀积工艺，在晶圆上方电极金属或多晶硅，平坦化表面至露出栅电极绝缘层，在栅电极绝缘层的前后两侧中间区域和两侧区域形成金属或多晶硅层，形成双括号栅电极，并初步形成折叠辅助栅；
[0019] 步骤六：在晶圆上方淀积绝缘介质，并通过刻蚀区域刻蚀掉中间部分，再通过淀积工艺淀积金属或多晶硅，与步骤五中所初步形成的折叠辅助栅相连接，平坦化表面后进一步形成折叠辅助栅和绝缘介质阻挡层；
[0020] 步骤七：通过淀积工艺，在晶圆上方淀积绝缘介质，平坦化表面后再通过光刻、刻蚀工艺除去金属源漏可互换区a和金属源漏可互换区b上方的栅电极绝缘层和绝缘介质阻挡层至露出金属源漏可互换区a和金属源漏可互换区b的上表面，形成通孔，再通过淀积金属在通孔中形成源漏可互换电极a和源漏可互换电极b，再通过平坦化处理进一步形成绝缘介质阻挡层。
[0021] 优点及效果
[0022] 本发明具有如下优点及有益效果：
[0023] 1. N型导电与P型导电可任意切换功能的实现：
[0024] 现有晶体管一旦结构确立，其导电类型也同时确立，本发明所述器件为双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管及其制造方法，通过设置折叠辅助栅2的电压为高电位，对源漏两端在双括号栅电极8工作在低电位下所产生的隧穿空穴形成势垒阻挡，对源漏两端在双括号栅电极8工作在高电位下所产生的隧穿电子形成导通沟道，并通过该模式使晶体管工作在N型状态；同理，通过设置折叠辅助栅2的电压为低电位，对源漏两端在双括号栅电极8工作在高电位下所产生的隧穿电子形成势垒阻挡，对源漏两端在双括号栅电极8工作在低电位下所产生的隧穿空穴形成导通沟道，并通过该模式使晶体管工作在P型状态；
[0025] 2.源漏对称可互换的双向开关特性：
[0026] 本发明所述器件为双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管及其制造方法，单晶硅薄膜1的左右两端靠近栅电极绝缘层7的部分分别具有彼此独立的隧穿结构，由于器件具有左右对称结构，在双括号栅电极8的控制作用下，单晶硅薄膜1左右两端在与栅电极绝缘层7接触的表面附近同时发生隧穿，结合折叠辅助栅2对单晶硅薄膜1中央部分电势的调节作用，使器件形成正向导通和反向阻挡，通过调节源漏可互换电极a 9和源漏可互换电极b 10的电压控制金属源漏可互换区a 5和金属源漏可互换区b 6作为源区或漏区，因此可改变隧穿电流方向，实现本发明的源漏对称可互换的双向开关特性。
[0027] 3.低亚阈值摆幅和高导通电流特性：
[0028] 由于本发明是通过双括号栅电极8电压的改变，来控制肖特基势垒隧道效应的强弱，进而实现晶体管源区和漏区的阻值发生变化，由于肖特基势垒隧道效应所导致源区和漏区载流子浓度变化对栅电极电压的敏感性要远远高于普通MOSFETs器件在沟道所产生的堆积层或反型层电子浓度变化对栅电极电压的敏感性，因此可以实现比普通MOSFETs型器件更低的亚阈值摆幅。且由于肖特基势垒的高度小于半导体的禁带宽度，且金属的入射粒子浓度高于半导体能带的入射粒子浓度，同时采用对称双括号栅结构，由于位于源、漏一侧括号栅电极在三个方向上分别对源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4形成三面包裹，具有优秀的栅电极控制能力，在双括号栅电极8的控制作用下，使得能带在相同的栅电压下更容易发生弯曲，获取更大的
电场强度，对比隧穿场效应晶体管可以实现更高的正向导通电流。
[0029] 4. 低静态功耗、低反向泄
漏电流和高正反向电流比：
[0030] 以器件工作在N型状态为例，当金属源漏可互换区a 5、金属源漏可互换区b 6之间存在电势差时，且当双括号栅电极8处于亚阈值或反偏状态，由于折叠辅助栅2一直工作在正偏状态，位于单晶硅薄膜1两侧的源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4的电势低于单晶硅薄膜1中央部分受折叠辅助栅2控制部分的电势，受双括号栅电极8的场效应的控制的在源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4通过肖特基势垒隧道效应所堆积的空穴无法通过受折叠辅助栅2控制的在单晶硅薄膜1中央部分所形成势垒，即，由于折叠辅助栅2的控制作用，在单晶硅薄膜1中央部分所形成的势垒可有效阻挡在金属源漏可互换区a 5和金属源漏可互换区b 6之间、在源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4之间空穴电流的形成。因此本发明具有低静态功耗、低反向泄漏电流和高正反向电流比的优点。
附图说明
[0031] 图1为本发明双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管及其制造方法的俯视图；
[0032] 图2为本发明双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管及其制造方法的沿虚线A的剖面图；
[0033] 图3为本发明双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管及其制造方法的沿虚线B的剖面图；
[0034] 图4为本发明双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管及其制造方法的沿虚线C的剖面图；
[0035] 图5为步骤一的俯视图；
[0036] 图6为步骤一的沿虚线A的剖面图；
[0037] 图7为步骤一的沿虚线B的剖面图；
[0038] 图8为步骤二的俯视图；
[0039] 图9为步骤二的沿虚线A的剖面图；
[0040] 图10为步骤二的沿虚线B的剖面图；
[0041] 图11为步骤三的俯视图；
[0042] 图12为步骤三的沿虚线A的剖面图；
[0043] 图13为步骤三的沿虚线B的剖面图；
[0044] 图14为步骤四的俯视图；
[0045] 图15为步骤四的沿虚线A的剖面图；
[0046] 图16为步骤四的沿虚线B的剖面图；
[0047] 图17为步骤五的俯视图；
[0048] 图18为步骤五的沿虚线A的剖面图；
[0049] 图19为步骤五的沿虚线B的剖面图；
[0050] 图20为步骤五的沿虚线C的剖面图；
[0051] 图21为步骤六的俯视图；
[0052] 图22为步骤六的沿虚线A的剖面图；
[0053] 图23为步骤六的沿虚线B的剖面图；
[0054] 图24为步骤六的沿虚线C的剖面图；
[0055] 图25为步骤七的俯视图；
[0056] 图26为步骤七的沿虚线A的剖面图；
[0057] 图27为步骤七的沿虚线B的剖面图；
[0058] 图28为步骤七的沿虚线C的剖面图。
[0059] 附图标记说明：
[0060] 1、单晶硅薄膜；2、折叠辅助栅；3、源漏可互换本征区a；4、源漏可互换本征区b；5、金属源漏可互换区a；6、金属源漏可互换区b；7、栅电极绝缘层；8、双括号栅电极；9、源漏可互换电极a；10、源漏可互换电极b；11、衬底绝缘层；12、硅衬底；13、绝缘介质阻挡层。
具体实施方式
[0061] 下面结合附图对本发明做进一步的说明：
[0062] 如图1、图2、图3和图4所示，双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管，包含SOI晶圆的硅衬底12，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、折叠辅助栅2的部分区域、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、金属源漏可互换区b 6、栅电极绝缘层7的部分区域、双括号栅电极8和绝缘介质阻挡层13的部分区域；单晶硅薄膜1为杂质浓度低于1016cm-3的单晶硅半导体材料，其的左右两端分别构成源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4；金属源漏可互换区a 5和金属源漏可互换区b 6分别内置于单晶硅薄膜1的左右两侧，源漏可互换本征区a 3对金属源漏可互换区a 5形成三面包裹，源漏可互换本征区b 4对金属源漏可互换区b 6形成三面包裹；金属源漏可互换区a 5和金属源漏可互换区b 6的底部表面与SOI晶圆的的衬底绝缘层11的上表面相互接触；金属源漏可互换区a 5为金属材料，其外侧壁与源漏可互换本征区a 3之间接触部分和与单晶硅薄膜1之间接触部分形成肖特基接触；金属源漏可互换区b 6亦为金属材料，其外侧壁与源漏源漏可互换本征区b 4之间接触部分和与单晶硅薄膜1之间接触部分亦形成肖特基接触；栅电极绝缘层7为绝缘体材料，对单晶硅薄膜1的除与SOI晶圆的衬底绝缘层11接触的下表面以外的表面区域形成包裹，将单晶硅薄膜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所构成的方体的前后左右外侧表面与方体的除了金属源漏可互换区a 5和金属源漏可互换区b 6的上表面以外的上表面完全覆盖；栅电极绝缘层7的外侧表面侧壁与折叠辅助栅2、双括号栅电极8以及绝缘介质阻挡层13的部分区域相互接触；折叠辅助栅2由金属材料或多晶硅材料构成，呈“凹”形倒架在栅电极绝缘层7上方，与栅电极绝缘层7中间区域部分的前后两侧外表面以及上表面相互接触；折叠辅助栅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中央部分有控制作用，当晶体管工作时，折叠辅助栅
2的工作电压被设置在特定值，当折叠辅助栅2的工作电压为高电位，晶体管工作在N型导电类型模式；当折叠辅助栅2的工作电压为低电位，晶体管工作在P型导电类型模式，通过改变折叠辅助栅2的工作电压来切换晶体管的导电类型；双括号栅电极8由金属材料或多晶硅材料构成，位于栅电极绝缘层7的左右两侧，且与栅电极绝缘层7左右两侧的上下表面和左右外侧表面相互接触，俯视观看呈一对双括号形状，双括号栅电极8每一侧所对应的括号形栅电极部分对该侧栅电极绝缘层7及内部相对应的源漏可互换本征区a 3或源漏可互换本征区b 4形成三面围绕，通过控制双括号栅电极8所加电势的场效应来控制金属源漏可互换区a 5外侧壁与源漏可互换本征区a 3之间接触部分和与单晶硅薄膜1之间接触部分形成肖特基势垒、金属源漏可互换区b 6外侧壁与源漏可互换本征区b 4之间接触部分和与单晶硅薄膜1之间接触部分亦形成肖特基势垒所产生的隧道效应的大小，以此调节源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4内的载流子浓度和阻值的大小；栅电极绝缘层7在双括号栅电极8和单晶硅薄膜1之间、折叠辅助栅2和单晶硅薄膜1之间分别形成绝缘阻挡；双括号栅电极8和折叠辅助栅2之间通过绝缘介质阻挡层13彼此绝缘；双括号栅电极8仅对位于单晶硅薄膜1两侧的源漏可互换本征区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的中央区域无明显控制作用；栅电极绝缘层7的上方除被折叠辅助栅2覆盖的上表面区域以外的上表面被绝缘介质阻挡层13所覆盖；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，分别位于金属源漏可互换区a 5和金属源漏可互换区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的上方部分和下方部分的外侧表面分别与栅绝缘介质阻挡层13和栅电极绝缘层7相互接触；
[0063] 通过设置折叠辅助栅2的电压为高电位，且对源漏两端在源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4内由双括号栅电极8工作在反向电位下所产生的肖特基势垒隧穿空穴形成势垒阻挡，使晶体管工作在N型反向关断状态；或者通过设置折叠辅助栅2的电压为高电位，且将双括号栅电极8设置为正向低电位，降低源漏两端源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4内发生的肖特基势垒隧穿效应，保持源漏两端源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4具有较高源漏阻值，使晶体管工作在N型正向亚阈值状态；或者通过设置折叠辅助栅2的电压为高电位，且对源漏两端源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4内由双括号栅电极8工作在高电位下所产生的肖特基势垒隧穿电子形成导通沟道，使晶体管工作在N型正向导通状态；同理，或者通过设置折叠辅助栅2的电压为低电位，使器件由N型导电类型切换至P型导电类型；双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管具有N型导电与P型导电状态双项选择功能，能够对晶体管工作在N型导电或P型导电双种状态之间自由切换。
[0064] 器件在源漏方向上具有左右对称的结构。源区和漏区可以实现可对调互换的功能。由于器件在源漏方向上具有左右对称的结构特征，因此不同于普通的只能作为单向开关的隧穿场效应晶体管，通过调节源漏可互换电极a 9和源漏可互换电极b 10的电压控制金属源漏可互换区a 5和金属源漏可互换区b 6作为源区或漏区，改变肖特基势垒隧穿电流的流动方向，使器件实现双向隧穿导通的源漏对称可互换特性，即使器件实现双向开关特性。
[0065] 本发明提供一种双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管及其制造方法，具有N型导电与P型导电状态可任意切换功能特性，通过设置折叠辅助栅2的电压为高电位，对源漏两端在双括号栅电极8工作在低电位下所产生的隧穿空穴形成势垒阻挡，对源漏两端在双括号栅电极8工作在高电位下所产生的隧穿电子形成导通沟道，并通过该模式使晶体管工作在N型状态；同理，通过设置折叠辅助栅2的电压为低电位，对源漏两端在双括号栅电极8工作在高电位下所产生的隧穿电子形成势垒阻挡，对源漏两端在双括号栅电极8工作在低电位下所产生的隧穿空穴形成导通沟道，并通过该模式使晶体管工作在P型状态。
[0066] 本发明提供一种双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管及其制造方法，具有左右对称的结构，源区和漏区可以实现可对调互换的功能。由于器件在源漏方向上具有左右对称的结构特征，因此不同于普通的只能作为单向开关的隧穿场效应晶体管，通过调节源漏可互换电极a 9和源漏可互换电极b 10的电压控制金属源漏可互换区a 5和金属源漏可互换区b 6作为源区或漏区，改变肖特基势垒隧穿电流的流动方向，使器件实现双向隧穿导通的源漏对称可互换特性，即使器件实现双向开关特性。
[0067] 当对折叠辅助栅2施加正电压，金属源漏可互换区a 5、金属源漏可互换区b 6之间存在电势差时，如将双括号栅电极8处于反偏状态，金属源漏可互换区a 5和源漏可互换本征区a 3之间、金属源漏可互换区b 6和源漏可互换本征区b 4之间所分别形成的肖特基势垒均发生明显隧道效应，使得源漏可互换本征区a 3价带电子通过肖特基势垒流向金属源漏可互换区a 5，源漏可互换本征区b 4价带电子通过肖特基势垒流向金属源漏可互换区b 6，因此会在源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4均产生空穴堆积，使得源漏可互换本征区a 3此时显现P型特征，此时虽然肖特基势垒隧道效应使得源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4在双括号栅电极8的作用下阻值显著下降，但由于此时对折叠辅助栅2施加正电压，受控制于折叠辅助栅2的位于折叠辅助栅2下方的单晶硅薄膜1的中央部分会对两侧源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4内所堆积的空穴形成势垒，且由于位于折叠辅助栅2下方的单晶硅薄膜1的中央部分是不受双括号栅电极8控制的，不会因为双括号栅电极8电压的改变而改变其势垒高度，因此晶体管在双括号栅电极8处于反偏状态下整体呈现高阻阻断状态；随着双括号栅电极8被施加的电压从负电压逐渐上升至平带电压附近，金属源漏可互换区a 5和源漏可互换本征区a 3之间、金属源漏可互换区b 6和源漏可互换本征区b 4之间所分别形成的肖特基势垒均不会发生明显的肖特基势垒隧道效应，因此在源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4既形不成大量空穴堆积，也形不成大量电子堆积，晶体管的源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4均处于高阻状态，因此整个晶体管不会有明显电流流过，器件此时具有优秀的关断特性和亚阈值特性；随着双括号栅电极8被施加的电压进一步由平带电压上升至正向偏置状态，金属源漏可互换区a 5和源漏可互换本征区a 3之间、金属源漏可互换区b 6和源漏可互换本征区b 4之间所分别形成的肖特基势垒均会再次发生明显的隧道效应，受双括号栅电极8的正向电压作用，金属源漏可互换区a 5的电子会通过隧道效应隧穿至源漏可互换本征区a 3的导带，金属源漏可互换区b 6的电子会通过隧道效应隧穿至源漏可互换本征区b 4的导带，使得源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4形成大量电子堆积，并且堆积的电子浓度随着双括号栅电极8被施加的电压上升而逐步上升，由于此时折叠辅助栅2一直处于高电位，因此会在源漏方向上形成良好的电子导通沟道，当电子浓度增加到一定程度时，晶体管由亚阈值状态过渡至正向导通状态。通过上述方法使器件工作在N类型状态模式，同理，通过对折叠辅助栅2施加负电压，可以使器件工作在P类型状态模式。
[0068] 为达到本发明所述的器件功能，本发明提出一种源漏阻变式双向开关场效应晶体管，其核心结构特征为：
[0069] 通过设置折叠辅助栅2的电压为高电位，对源漏两端在双括号栅电极8工作在低电位下所产生的隧穿空穴形成势垒阻挡，对源漏两端在双括号栅电极8工作在高电位下所产生的隧穿电子形成导通沟道，并通过该模式使晶体管工作在N型状态；同理，通过设置折叠辅助栅2的电压为低电位，对源漏两端在双括号栅电极8工作在高电位下所产生的隧穿电子形成势垒阻挡，对源漏两端在双括号栅电极8工作在低电位下所产生的隧穿空穴形成导通沟道，并通过该模式使晶体管工作在P型状态；单晶硅薄膜1的左右两端靠近栅电极绝缘层7的部分分别具有彼此独立的隧穿结构，由于器件具有左右对称结构，在双括号栅电极8的控制作用下，单晶硅薄膜1左右两端在与栅电极绝缘层7接触的表面附近同时发生隧穿，结合折叠辅助栅2对单晶硅薄膜1中央部分电势的调节作用，使器件形成正向导通和反向阻挡，通过调节源漏可互换电极a 9和源漏可互换电极b 10的电压控制金属源漏可互换区a 5和金属源漏可互换区b 6作为源区或漏区，因此可改变隧穿电流方向，实现本发明的源漏对称可互换的双向开关特性。位于源、漏一侧括号栅电极在三个方向上分别对源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4形成三面包裹，具有优秀的栅电极控制能力，在双括号栅电极8的控制作用下，使得能带在相同的栅电压下更容易发生弯曲，获取更大的电场强度，对比隧穿场效应晶体管可以实现更高的正向导通电流。
[0070] 本发明所提出的双选导电类型双括号栅控源漏阻变式晶体管及其制造方法的单元在SOI晶圆上的具体制造工艺步骤如下：
[0071] 步骤一：如图5、图6和图7所示，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SOI晶圆的衬底绝缘层11，SOI晶圆的衬底绝缘层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1四周的外侧的部分区域；
[0072] 步骤二：如图8、图9和图10所示，通过刻蚀工艺，对步骤一中所形成的单晶硅薄膜1的左右两侧的中间区域对称位置进行刻蚀，形成源漏可互换本征区a 3和源漏可互换本征区b 4，再在两侧刻蚀掉的部分注入金属，分别形成金属源漏可互换区a 5和金属源漏可互换区b 6，并使金属源漏可互换区a 5外侧壁与源漏可互换本征区a 3之间接触部分、金属源漏可互换区a 5外侧壁与单晶硅薄膜1之间接触部分形成肖特基接触，使金属源漏可互换区b 6外侧壁与源漏可互换本征区23之间接触部分、金属源漏可互换区b 6与单晶硅薄膜1之间接触部分亦形成肖特基接触；
[0073] 步骤三：如图11、图12和图13所示，通过氧化或淀积工艺，紧贴掺杂后的单晶硅薄膜1的上表面和外侧表面，形成绝缘介质层后平坦化处理，初步形成栅电极绝缘层7；
[0074] 步骤四：如图14、图15和图16所示，通过淀积工艺，在栅电极绝缘层7的上方淀积绝缘介质，平坦化至露出栅电极绝缘层7后，再通过刻蚀工艺刻蚀掉部分绝缘介质，初步形成部分绝缘介质阻挡层13；
[0075] 步骤五：如图17至图20所示，通过淀积工艺，在晶圆上方电极金属或多晶硅，平坦化表面至露出栅电极绝缘层7，在栅电极绝缘层7的前后两侧中间区域和两侧区域形成金属或多晶硅层，形成双括号栅电极8，并初步形成折叠辅助栅2；
[0076] 步骤六：如图21、图22、图23和图24所示，在晶圆上方淀积绝缘介质，并通过刻蚀区域刻蚀掉中间部分，再通过淀积工艺淀积金属或多晶硅，与步骤五中所初步形成的折叠辅助栅2相连接，平坦化表面后进一步形成折叠辅助栅2和绝缘介质阻挡层13；
[0077] 步骤七：如图25、图26、图27和图28所示，通过淀积工艺，在晶圆上方淀积绝缘介质，平坦化表面后再通过光刻、刻蚀工艺除去金属源漏可互换区a 5和金属源漏可互换区b 6上方的栅电极绝缘层7和绝缘介质阻挡层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，形成通孔，再通过淀积金属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，再通过平坦化处理进一步形成绝缘介质阻挡层13。
