[發(fā)明專利]提高寫入速度的浮體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110314346.5
• 申請(qǐng)日: 2011-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102446928A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞柳江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/12
• 分類號(hào): H01L27/12;H01L29/78;H01L29/06;H01L29/08;H01L21/84;H01L21/265
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種浮體效應(yīng)存儲(chǔ)單元（Floating?Body?Cell，即FBC）的結(jié)構(gòu)以及制作方法，屬于半導(dǎo)體制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高寫入速度存儲(chǔ)器單元及其制作方法。

背景技術(shù)

嵌入式動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)使得大容量DRAM在目前的系統(tǒng)級(jí)芯片（SOC）中非常普遍。大容量嵌入式動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器（eDRAM）給SOC帶來(lái)了諸如改善帶寬和降低功耗等只能通過(guò)采用嵌入技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的各種好處。傳統(tǒng)嵌入式動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器（eDRAM）的每個(gè)存儲(chǔ)單元除了晶體管之外，還需要一個(gè)深溝槽電容器結(jié)構(gòu)，電容器的深溝槽使得存儲(chǔ)單元的高度比其寬度大很多，造成制造工藝?yán)щy。其制作工藝與CMOS超大規(guī)模集成電路工藝非常不兼容，限制了它在嵌入式系統(tǒng)芯片中的應(yīng)用。

浮體效應(yīng)存儲(chǔ)單元（Floating?Body?Cell，即FBC）是一種利用浮體效應(yīng)（Floating?Body?Effect，即FBE）的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元，其原理是利用絕緣體上硅（Silicon?on?Insulator，即SOI）器件中氧埋層（BOX）的隔離作用所帶來(lái)的浮體效應(yīng)，將被隔離的浮體（Floating?Body）作為存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)寫“1”和寫“0”。

參考圖1A~1B所示出的現(xiàn)有技術(shù)，其公開(kāi)了FBC的工作原理。在圖1A中以NMOS為例，在柵極（G）和漏端（D）端加正偏壓，器件導(dǎo)通，由于橫向電場(chǎng)作用，電子在漏端附近與硅原子碰撞電離，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，一部分空穴被縱向電場(chǎng)掃入襯底，形成襯底電流，由于有氧埋層的存在，襯底電流無(wú)法釋放，使得空穴在浮體積聚，定義為第一種存儲(chǔ)狀態(tài)，可定義為寫“1”，寫“0”的情況如圖1B所示，在柵極上施加正偏壓，在漏端上施加負(fù)偏壓，通過(guò)PN結(jié)正向偏置，空穴從浮體發(fā)射出去，定義為第二種存儲(chǔ)狀態(tài)。由于襯底電荷的積聚，會(huì)改變器件的閾值電壓（Vt），可以通過(guò)電流的大小感知這兩種狀態(tài)造成閾值電壓的差異，即實(shí)現(xiàn)讀操作。由于浮體效應(yīng)存儲(chǔ)單元去掉了傳統(tǒng)DRAM中的電容器，使得其工藝流程完全與CMOS工藝兼容，同時(shí)可以構(gòu)成密度更高的存儲(chǔ)器。

要取代傳統(tǒng)eDRAM應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)芯片中，現(xiàn)有的浮體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元的寫入速度還需要進(jìn)一步提高，浮體效應(yīng)存儲(chǔ)單元在寫“1”時(shí)，即載流子在襯底積聚的過(guò)程中，寫“1”的速度是由襯底電流的大小決定的。

因此，提供一種能夠提高浮體效應(yīng)存儲(chǔ)單元的襯底電流，從而提高浮體效應(yīng)存儲(chǔ)單元的寫入速度并提高浮體效應(yīng)存儲(chǔ)單元的性能的浮體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元及其制作方法就顯得尤為重要了。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于增大浮體效應(yīng)存儲(chǔ)單元的襯底電流，從而提高浮體效應(yīng)存儲(chǔ)單元的寫入速度并提高浮體效應(yīng)存儲(chǔ)單元的性能。

本發(fā)明公開(kāi)一種高寫入速度存儲(chǔ)器單元，包括：形成在底層硅上的氧埋層，所述氧埋層上方設(shè)置有若干第一MOS管和第二MOS管，每一個(gè)MOS管底部為襯底，襯底的兩端接觸淺溝槽隔離，所述襯底靠近所述淺溝槽隔離的上端分別設(shè)置有源端和漏端，所述源端和漏端之間的襯底上具有溝道，所述溝道的上方設(shè)置有柵極，所述柵極位于所述MOS管兩端淺溝槽之間正中位置，其中：?

所述漏端遠(yuǎn)離所述淺溝槽隔離的一側(cè)具有第一摻雜離子區(qū)域，所述源端遠(yuǎn)離所述淺溝槽隔離的一側(cè)具有第二摻雜離子區(qū)域，所述第一摻雜離子區(qū)域的面積比所述第二摻雜離子區(qū)域的面積大；

所述柵極與所述漏端在豎直方向上的交疊區(qū)域比所述柵極與源端在豎直方向上的交疊區(qū)域大；

所述第一摻雜離子區(qū)域與溝道之間的距離比所述第二摻雜離子區(qū)域與溝道之間的距離短。

上述的高寫入速度浮體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元，其中，第一MOS管中的摻雜離子為五價(jià)元素，所述第一MOS管為NMOS管，所述第二MOS管中的摻雜離子為三價(jià)元素，所述第二MOS管為PMOS管。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還公開(kāi)一種上述的高寫入速度存儲(chǔ)器單元的制作方法，先在襯底上形成若干間隔的P阱和N阱用以制作第一MOS管和第二MOS管，相鄰的N阱和P阱之間用一淺溝槽隔離，在所述N阱上形成第一多晶硅柵，在所述P阱上形成第二多晶硅柵，接著進(jìn)行輕摻雜漏注入工藝，其中，所述輕摻雜漏注入工藝采用斜角注入的方式，注入的方向?yàn)閺呐cMOS管漏端呈銳角指向MOS管源端方向。

上述的制作方法，其中，所述輕摻雜漏注入工藝包括如下步驟：

淀積第一阻擋層覆蓋第一MOS管和第二MOS管，再刻蝕去除覆蓋在第二MOS管上方的第一阻擋層部分，使第二MOS管暴露；

斜向注入三價(jià)元素；