[發(fā)明專利]一種U形溝道的半導(dǎo)體器件及其制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310111150.5
• 申請(qǐng)日: 2013-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN104103678A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉;劉磊;王鵬飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州東微半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/10
• 分類號(hào): H01L29/10;H01L29/423;H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種U形溝道的半導(dǎo)體器件，包括：

一個(gè)具有第一種摻雜類型的半導(dǎo)體襯底；

在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成的具有第二種摻雜類型的源區(qū)和漏區(qū)；

其特征在于，還包括：

凹陷在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)且介于所述源區(qū)與漏區(qū)之間形成的U形溝道區(qū)；

在所述源區(qū)和漏區(qū)之上且覆蓋整個(gè)U形溝道區(qū)形成的第一層絕緣薄膜；

在位于所述漏區(qū)之上的第一層絕緣薄膜中形成的一個(gè)浮柵開口區(qū)域，所述開口區(qū)域可以是在漏區(qū)的半導(dǎo)體水平表面或者在所述的U形凹槽頂部的內(nèi)側(cè)壁上；

在所述第一層絕緣薄膜之上、覆蓋所述U形溝道區(qū)和所述浮柵開口區(qū)域形成的一個(gè)作為電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的具有第一種摻雜類型的浮柵，通過所述浮柵開口區(qū)域在所述浮柵與漏區(qū)之間形成的一個(gè)p-n結(jié)二極管；

覆蓋所述浮柵與所述p-n結(jié)二極管形成的第二層絕緣薄膜；

在所述第二層絕緣薄膜之上、覆蓋并包圍所述浮柵形成的控制柵；

以導(dǎo)電材料形成的用于將所述源區(qū)、控制柵、漏區(qū)、半導(dǎo)體襯底與外部電極相連接的源區(qū)的接觸體、控制柵的接觸體、漏區(qū)的接觸體和半導(dǎo)體襯底的接觸體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U形溝道的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述的第一層絕緣薄膜、第二層絕緣薄膜由二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者高介電常數(shù)的絕緣材料形成，其物理厚度范圍為1-20納米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U形溝道的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述的浮柵由多晶硅形成，所述的控制柵由金屬、合金或者摻雜的多晶硅形成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U形溝道的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述的第一種摻雜類型為n型，所述的第二種摻雜類型為p型；或者，所述的第一種摻雜類型為p型，所述的第二種摻雜類型為n型。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U形溝道的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述的p-n結(jié)二極管、第二層絕緣薄膜和控制柵構(gòu)成了一個(gè)以所述控制柵作為柵極的柵控二極管，所述柵控二極管的陽極與所述浮柵相連接，所述柵控二極管的陰極與所述漏區(qū)相連接；或者，所述柵控二極管的陰極與所述浮柵相連接，所述柵控二極管的陽極與所述漏區(qū)相連接。

6.如權(quán)利要求1所述的U形溝道的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，包括：

在具有第一種摻雜類型的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成具有第二種摻雜類型的輕摻雜區(qū)；

在所述半導(dǎo)體襯底表面淀積一硬掩膜層并通過光刻工藝和刻蝕工藝定義出器件的U形溝道區(qū)的位置；

以所述硬掩膜層為掩膜刻蝕暴露出的半導(dǎo)體襯底，形成凹陷在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的U形凹槽；

刻蝕掉剩余的硬掩膜層；

在半導(dǎo)體襯底的暴露表面上形成第一層絕緣薄膜并刻蝕所形成的第一層絕緣薄膜形成浮柵開口區(qū)域；

接著，在所形成結(jié)構(gòu)的暴露表面上淀積第一層導(dǎo)電薄膜，該導(dǎo)電薄膜為具有第一種摻雜類型的多晶硅；

通過光刻工藝和刻蝕工藝刻蝕所形成的第一層導(dǎo)電薄膜形成器件的浮柵，其中，浮柵至少覆蓋所形成的U形凹槽和浮柵開口區(qū)域；

接著，在已形成結(jié)構(gòu)的暴露表面上淀積形成第二層絕緣薄膜；

在所述第二層絕緣薄膜之上淀積形成第二層導(dǎo)電薄膜，然后通過光刻工藝和刻蝕工藝刻蝕所形成的第二層導(dǎo)電薄膜以形成器件的控制柵，其中，控制柵在沿溝道方向上的長度超過浮柵，覆蓋并包圍浮柵；

進(jìn)行第二種摻雜類型的離子注入，對(duì)控制柵和未被控制柵覆蓋的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行摻雜以形成器件的源區(qū)、漏區(qū)和控制柵的摻雜結(jié)構(gòu)；

以導(dǎo)電材料形成用于將所述源區(qū)、控制柵、漏區(qū)、半導(dǎo)體襯底與外部電極相連接的源區(qū)的接觸體、控制柵的接觸體、漏區(qū)的接觸體和半導(dǎo)體襯底的接觸體。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的U形溝道的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述的第一種摻雜類型為n型，所述的第二種摻雜類型為p型；或者，所述的第一種摻雜類型為p型，所述的第二種摻雜類型為n型。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的U形溝道的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述的第一層絕緣薄膜、第二層絕緣薄膜為二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者為高介電常數(shù)的絕緣材料，其物理厚度范圍為1-20納米。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的U形溝道的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述的第二層導(dǎo)電薄膜為金屬、合金或者為摻雜的多晶硅。