[發明專利]帶有U型溝槽的半浮柵存儲器件及制備方法

有效

• 申請號: 201611269671.3
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106601750B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 師沛
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司;成都微光集電科技有限公司
• 主分類號: H01L27/11517
• 分類號: H01L27/11517;H01L27/11521
• 代理公司: 31275 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

一種帶有U型溝槽的半浮柵存儲器件及制備方法，該器件包括：一個具有第一類摻雜的半導體襯底，半導體襯底上具有第二類摻雜的源區和漏區；半導體襯底內具有U型溝槽，U型溝槽位于源區和漏區之間，且U型溝槽的側壁和底面覆蓋有第一層電介質薄膜；在第一層電介質薄膜上形成有接觸窗口，在第一層電介質薄膜上和U型溝槽中形成一個具有第一類摻雜的半浮柵，半浮柵通過第一層電介質薄膜的窗口和漏區接觸，利用超淺結形成一個p?n結二極管；覆蓋半浮柵頂部形成第二層電介質薄膜；在第二層電介質薄膜之上形成控制柵；在半浮柵和控制柵兩側具有側墻及具有第二類摻雜的源漏重摻雜區域。因此，本發明可在低操作電壓下提高存取速度和確保器件之間的性能參數較為一致。

技術領域

本發明涉及集成電路制造領域，特別涉及半導體存儲器件技術領域，尤其涉及一種采用后柵工藝的具有U型溝槽的半浮柵存儲器件及制備方法。

背景技術

隨半導體存儲器被廣泛應用于各種電子產品之中，不同應用領域對半導體存儲器的構造、性能和密度有著不同的要求。例如，靜態隨機存儲器(Static Random AccessMemory，簡稱SRAM)擁有很高的隨機存取速度和較低的集成密度，而標準的動態隨機存儲器(Dynamic Random Access Memory，簡稱DRAM)則具有很高的密度和中等的隨機存取速度。

常用的U盤等閃存芯片則采用了一種稱為浮柵晶體管的器件。閃存又稱“非揮發性存儲器”。所謂“非揮發”，就是在芯片沒有供電的情況下，信息仍被保存不會丟失。

目前業界通常把一個隧穿場效應晶體管(The tunnel field-effecttransistor，簡稱TFET)和浮柵器件結合起來，構成了一種全新的“半浮柵”結構的器件，稱為半浮柵晶體管。

例如，在文獻Science,341(6146):640-643中，提出了一種利用TFET擦寫電荷的平面式半浮柵存儲器件(如圖1所示)。在專利ZL2015205706355提出了一種改進的帶有U形溝道的半浮柵存儲器件(如圖2所示)。上述半浮柵存儲器件可用側壁上具有溝道豎直方向的MOSFET對半浮柵進行充電，在較低操作電壓下仍具有納秒級的讀寫速度。

然而，在寫入時，上述半浮柵存儲器件的浮柵電位取決于側面豎直溝道MOS管的閾值電壓，該閾值電壓又強烈依賴于側面豎直溝道MOSFET的冶金溝道長度，而冶金溝道長度由接觸窗口處PN結的結深決定。

并且，上述專利文獻中的半浮柵存儲器件PN結，在整個前道工藝中形成較早，經歷多步退火，結深波動大，進一步導致如下問題：

①、側面豎直溝道MOSFET閾值電壓波動大；

②、上述專利文獻所生產出的半浮柵存儲器件性能個體之間差異大，無法進行大規模集成。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提出一種采用后柵工藝的半浮柵存儲器件，利用偽柵(Dummy Gate)形成柵極后，再依次形成側墻并進行退火，保證接觸窗口處的PN結經歷盡可能少的熱過程，減少擴散波動；此外，在接觸窗口PN結采用超淺結的相關工藝，進一步控制擴散結深，減少波動。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種采用后柵工藝的帶有U型溝槽的半浮柵存儲器件，其包括：一個具有第一類摻雜的半導體襯底，所述半導體襯底上具有第二類摻雜的源區和漏區；所述半導體襯底內具有U型溝槽，所述U型溝槽位于所述源區和漏區之間，且所述U型溝槽的側壁和底面覆蓋有第一層電介質薄膜；在所述第一層電介質薄膜上形成有接觸窗口，在第一層電介質薄膜上和U型溝槽中形成一個具有第一類摻雜的半浮柵，半浮柵通過第一層電介質薄膜的窗口和漏區接觸，形成一個p-n結二極管；覆蓋所述半浮柵頂部形成第二層電介質薄膜；在第二層電介質薄膜之上形成控制柵；在所述半浮柵和控制柵兩側具有側墻及源漏的重摻雜區域。