[發明專利]雙柵電荷俘獲存儲器及其制作方法

有效

• 申請號: 201210026182.0
• 申請日: 2012-02-07
• 公開（公告）號: CN103247669A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 劉明;王晨杰;霍宗亮;張滿紅;劉璟;王永;謝常青
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L27/115;H01L21/8247
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

1.一種基于多晶硅納米線場效應晶體管的雙柵電荷俘獲存儲器，其特征在于，該雙柵電荷俘獲存儲器具有兩個相互獨立控制的多晶硅柵極，具體包括：

半導體襯底(100)；

形成于該半導體襯底(100)之上的第一介質緩沖層(101)；

形成于該第一介質緩沖層(101)之上的第二介質緩沖層(102)；

形成于該第二介質緩沖層(102)之上的多晶硅底柵(103)；

在該多晶硅底柵(103)兩側對稱分布的兩個納米線溝道(104)；

形成于該多晶硅底柵(103)與該兩個納米線溝道(104)之間以及該兩個納米線溝道(104)與該第二介質緩沖層(102)之間的兩個電荷俘獲存儲器介質層(105)；

形成于該兩個納米線溝道(104)外側且位于該電荷俘獲存儲器介質層(105)之上的兩個頂柵介質層(106)；

形成于該多晶硅底柵(103)、該電荷俘獲存儲器介質層(105)、該納米線溝道(104)及該頂柵介質層(106)之上的硬質掩蔽層(107)；

形成于該硬質掩蔽層(107)及該電荷俘獲存儲器介質層(105)之上、該頂柵介質層(106)和該硬質掩蔽層(107)外側的多晶硅頂柵(108)；以及

跨越兩個納米線溝道(104)的源區(109)和漏區(110)。

2.根據權利要求1所述的基于多晶硅納米線場效應晶體管的雙柵電荷俘獲存儲器，其特征在于，所述兩個相互獨立控制的多晶硅柵極均由多晶硅材料形成，包括位于下層的多晶硅底柵(103)和位于最上層的多晶硅頂柵(108)，兩個柵極之間通過硬質掩膜層(107)進行隔離。

3.根據權利要求1所述的基于多晶硅納米線場效應晶體管的雙柵電荷俘獲存儲器，其特征在于，該雙柵電荷俘獲存儲器采用的半導體襯底(100)為硅襯底，在半導體襯底(100)與上層薄膜晶體管結構之間存在第一介質緩沖層(101)和第二介質緩沖層(102)。第一介質緩沖層(101)要求使用硅基的氧化物進行制備，第二介質緩沖層(102)要求使用硅基的氮化物或者氮氧化物來進行制備。

4.根據權利要求3所述的基于多晶硅納米線場效應晶體管的雙柵電荷俘獲存儲器，其特征在于，該雙柵電荷俘獲存儲器是基于多晶硅溝道的薄膜晶體管實現的，該薄膜晶體管采用對稱的多晶硅納米線作為溝道，兩個多晶硅納米線溝道(104)對稱分布于多晶硅底柵(103)的兩側；多晶硅納米線溝道(104)中的多晶硅材料通過沉積無定形硅并高溫退火轉變形成。

5.根據權利要求1所述的基于多晶硅納米線場效應晶體管的雙柵電荷俘獲存儲器，其特征在于，該雙柵電荷俘獲存儲器所采用的電荷俘獲存儲器介質層(105)為ONO三明治結構，其包含三層介質層，分別為電荷隧穿層(1051)、電荷存儲層(1052)和電荷阻擋層(1053)。

6.根據權利要求5所述的基于多晶硅納米線場效應晶體管的雙柵電荷俘獲存儲器，其特征在于，所述電荷隧穿層(1051)和所述電荷阻擋層(1053)由硅基氧化物沉積得到，所述電荷存儲層(1052)由硅基的氮化物或者氮氧化物來進行制備。

7.根據權利要求1所述的基于多晶硅納米線場效應晶體管的雙柵電荷俘獲存儲器，其特征在于，所述跨越兩個納米線溝道(104)的源區(109)和漏區(110)形成于多晶硅底柵(103)與多晶硅頂柵(108)之間，源區(109)和漏區(110)為多晶硅源漏摻雜區，通過在多晶硅薄膜中進行深能級大劑量離子注入形成，并通過激光激活。