一種雙柵電極的半導體電晶體及其製造方法與流程

2023-12-01 11:41:51 4

本發明屬於半導體技術領域，涉及到一種雙柵電極的半導體電晶體及其製造方法。

背景技術：

半導體(semiconductor)，指常溫下導電性能介於導體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料。半導體有著廣泛的應用，如二極體是採用半導體製作的器件,半導體是指一種導電性可受控制，範圍可從絕緣體至導體之間的材料。

半導體集成電路的發展，對低功耗器件的要求越來越髙，傳統半導體器件的工作原理基本上以擴散和漂移為主要的載流子傳輸機制，因此器件的工作電流較大，這也導致了較大的功耗。隨著半導體器件的尺寸的越來越小，各種洩漏電流變得越來越大，因此目前在半導體器件低功耗方面的器件研究領域主要集中在降低器件的洩漏電流方面。

另外半導體電晶體在工作過程中具有穩定性差、製造工藝複雜、製作成本高及結構複雜等問題，為了解決半導體電晶體中存在的問題，現設計一種雙柵電極的半導體電晶體及其製造方法。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種雙柵電極的半導體電晶體及其製造方法，解決了雙柵電極的半導體電晶體的功耗高、製作工藝複雜和成本高的問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種雙柵電極的半導體電晶體，包括襯底和位於所述襯底上的第一柵電極；

所述第一柵電極的兩側設置有陷阱區，所述陷阱區和第一柵電極上設置有第一柵極絕緣層，所述第一柵極絕緣層上設置有氧化層，所述氧化層的兩側分別設置有漏電極和源電極，所述氧化層上設置有半導體層，所述半導體層上設置有第二柵極絕緣層，所述第二柵極絕緣層上設置有第二柵電極；

所述第一柵極絕緣層、漏電極、源電極及第二柵電極上方覆蓋有絕緣層，所述絕緣層上對應第一柵極絕緣層、漏電極、源電極及第二柵電極的位置處分別開有第一連接孔、第二連接孔、第三連接孔和第四連接孔；

所述第一連接孔、第二連接孔、第三連接孔和第四連接孔的內壁分別設置有金屬導電層。

進一步地，所述第一連接孔、第二連接孔、第三連接孔和第四連接孔的尺寸相同，且截面形狀為圓形或矩形。

進一步地，所述第一連接孔、第二連接孔、第三連接孔和第四連接孔的截面尺寸分別小於第一柵極絕緣層、漏電極、源電極及第二柵電極的尺寸。

進一步地，所述金屬導電層的厚度小於等於連接孔尺寸的二分之一。

一種雙柵電極的半導體電晶體的製作方法，包括以下步驟:

步驟s1：選取襯底，在襯底的上方形成第一柵電極，通過蝕刻的方法去除襯底表面上的氧化層薄膜；

步驟s2：通過光刻技術在第一柵電極的一側確定陷阱區的位置，並形成陷阱區；

步驟s3：在陷阱區和第一柵電極的上方通過沉積方法形成第一柵極絕緣層；

步驟s4：在第一柵極絕緣層上通過沉積方法形成氧化層，並對氧化層進行蝕刻；

步驟s5：在氧化層的兩側形成漏電極和源電極；

步驟s6：在氧化層的上方形成半導體層，所述半導體層的上方形成第二柵極絕緣層，所述第二柵極絕緣層的上方形成第二柵電極；

步驟s7：在第一柵極絕緣層、漏電極、源電極及第二柵電極上方覆蓋有絕緣層；

步驟s8：所述漏電極、源電極、第一柵電極以及第二柵電極上方的絕緣層上分別開有第一連接孔、第二連接孔、第三連接孔和第四連接孔，所述連接孔內設置有金屬導電層。

進一步地，所述氧化層的兩側的漏電極和源電極不接觸。

進一步地，所述第一柵極絕緣層和第二柵極絕緣層均採用氧化鋁薄膜。

本發明的有益效果：

本發明通過對雙柵電極的半導體電晶體結構的合理化設計，使得通過半導體電晶體的電流減小，具有功耗低的特點，同時與傳統的mos管具有很好的兼容特性；通過將兩柵電極分別設置在不同的層面，且源電極、柵電極、漏電極間的重疊部分較少，提高半導體的響應速度；通過在源電極、柵電極和漏電極上方的絕緣層上開有連接孔，且通過連接孔與外界電路連接，該半導體電晶體具有製造方便、結構簡單和成本低的特點，大大降低具有雙柵電極的半導體電晶體的製作工藝過程和複雜程度，在未來具有重要的意義。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明一種雙柵電極的半導體電晶體結構示意圖；

圖2為本發明一種雙柵電極的半導體電晶體的製作方法流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參閱圖1所示，本發明為一種雙柵電極的半導體電晶體，包括襯底1，設置在襯底1上方的第一柵電極2，第一柵電極2的兩側設置有陷阱區3，陷阱區3和第一柵電極2的上方設置有第一柵極絕緣層4，第一柵極絕緣層4的上端設置有氧化層5，氧化層5的兩側設置有漏電極6和源電極7，在氧化層5上設置有半導體層8，半導體層8上設置有第二柵極絕緣層9，第二柵極絕緣層9上設置有第二柵電極10；

第一柵極絕緣層4、漏電極6、源電極7及第二柵電極10上方覆蓋有絕緣層11，絕緣層11為水平結構，在絕緣層11上分別開有第一連接孔121、第二連接孔122、第三連接孔123和第四連接孔124，第一連接孔121、第二連接孔122、第三連接孔123和第四連接孔124的下端分別與第一柵極絕緣層4、漏電極6、源電極7及第二柵電極10連接，第一連接孔121、第二連接孔122、第三連接孔123和第四連接孔124的截面為圓形或矩形結構，且連接孔的截面大小均小於相應的電極的尺寸大小；

第一連接孔121、第二連接孔122、第三連接孔123和第四連接孔124的內壁分別設置有金屬導電層13，金屬導電層13的厚度小於等於連接孔的尺寸的二分之一，通過將連接線分別與金屬導電層13連接，使得半導體電晶體的電極分別與外界的線路連接。

如圖2所示，一種雙柵電極的半導體電晶體的製作方法，包括以下步驟：

步驟s1：選取n型或p型襯底1，在襯底1的上方形成第一柵電極2，通過蝕刻的方法去除襯底1表面上的氧化層薄膜；

步驟s2：通過光刻技術在第一柵電極2一側確定陷阱區3的位置，並形成陷阱區3，通過控制陷阱區3的濃度，改變陷阱區3的特性；

步驟s3：在陷阱區3和第一柵電極2的上方通過沉積方法形成第一柵極絕緣層4；

步驟s4：在第一柵極絕緣層4上通過沉積方法形成氧化層5，對氧化層5進行蝕刻，使得氧化層5局部覆蓋第一柵極絕緣層4；

步驟s5：在氧化層5的兩側形成漏電極6和源電極7，保證漏電極6與源電極7不接觸；

步驟s6：在氧化層5的上方形成半導體層8，半導體層8的上方形成第二柵極絕緣層9，第二柵極絕緣層9的上方形成第二柵電極10；

步驟s7：在第一柵極絕緣層4、漏電極6、源電極7及第二柵電極10上方覆蓋有絕緣層11；

步驟s8：漏電極6、源電極7、第一柵電極2以及第二柵電極10上方的絕緣層11上分別開有第一連接孔121、第二連接孔122、第三連接孔123和第四連接孔124，連接孔內設置有金屬導電層13。

本發明通過對雙柵電極的半導體電晶體結構的合理化設計，使得通過半導體電晶體的電流減小，具有功耗低的特點，同時與傳統的mos管具有很好的兼容特性；通過將兩柵電極分別設置在不同的層面，且源電極、柵電極、漏電極間的重疊部分較少，提高半導體的響應速度；通過在源電極、柵電極和漏電極上方的絕緣層上開有連接孔，且通過連接孔與外界電路連接，該半導體電晶體具有製造方便、結構簡單和成本低的特點，大大降低具有雙柵電極的半導體電晶體的製作工藝過程和複雜程度，在未來具有重要的意義。

以上內容僅僅是對本發明的構思所作的舉例和說明，所屬本技術領域的技術人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，只要不偏離發明的構思或者超越本權利要求書所定義的範圍，均應屬於本發明的保護範圍。