[發明專利]SOI技術中的NVM裝置以及制造相應裝置的方法

有效

• 申請號: 201710701164.0
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107768372B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 史芬·拜耳;馬丁·特瑞史奇;史帝芬·費拉候史奇;A·亨克
• 申請（專利權）人: 格芯(美國)集成電路科技有限公司
• 主分類號: H01L27/11502
• 分類號: H01L27/11502;H01L27/11507
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

1.一種半導體裝置，包括：

襯底結構，包括形成于基礎襯底上方的主動半導體材料以及形成于該主動半導體材料與該基礎襯底之間的埋置絕緣材料；

鐵電柵極結構，設于該襯底結構的主動區中的該主動半導體材料上方，該鐵電柵極結構包括柵極電極及鐵電材料層；

接觸區，形成于該鐵電柵極結構下方的該基礎襯底中；以及

接觸結構，接觸該接觸區，該接觸結構延伸穿過鄰近該鐵電柵極結構的該埋置絕緣材料。

2.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，該接觸區為形成于該基礎襯底中的阱區。

3.如權利要求2所述的半導體裝置，其中，該阱區為N阱，該基礎襯底具有橫向包圍該N阱的至少一個P阱區。

4.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，該接觸結構在該主動區的外部的位置延伸穿過該埋置絕緣材料。

5.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，該主動區由隔離結構橫向包圍。

6.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，該鐵電材料層由鐵電高k材料形成。

7.如權利要求6所述的半導體裝置，其中，該鐵電高k材料包括氧化鉿材料。

8.如權利要求6所述的半導體裝置，其中，該鐵電高k材料為Si:HfO2。

9.一種制造半導體裝置的方法，該方法包括：

在襯底結構的主動區上方形成包括柵極電極及鐵電材料層的鐵電柵極結構，該襯底結構包括形成于基礎襯底上方的主動半導體材料以及形成于該主動半導體材料與該基礎襯底之間的埋置絕緣材料；

在該鐵電柵極結構下方的該基礎襯底中形成接觸區；以及

暴露該主動區中該基礎襯底的一部分；

其中，暴露該基礎襯底的該部分包括移除該主動區中該主動半導體材料以及該埋置絕緣材料的一部分，以暴露該基礎襯底的該部分，該基礎襯底的該部分與該接觸區電性耦接。

10.如權利要求9所述的方法，其中，形成該鐵電柵極結構包括形成該鐵電材料層并在該鐵電材料層上方形成該柵極電極。

11.如權利要求10所述的方法，其中，形成該鐵電材料層包括在該主動區上方沉積氧化鉿材料層，并將硅(Si)、鋯(Zr)、鑭(La)、鋁(Al)及釓(Gd)的至少其中之一注入該氧化鉿材料層中。

12.如權利要求10所述的方法，其中，形成該鐵電材料層包括在該主動區上方通過原子層沉積(ALD)制程及物理氣相沉積(PVD)的其中之一沉積經硅(Si)、鋯(Zr)、鋁(Al)、釔(Y)、鑭(La)及釓(Gd)的至少其中之一摻雜的氧化鉿材料層，并在形成該柵極電極之前在該沉積的氧化鉿材料層上形成氮化鈦(TiN)層。

13.如權利要求12所述的方法，還包括在形成該氮化鈦層以后的退火步驟，該退火步驟包括施加在約300至1200℃的范圍的溫度。

14.如權利要求9所述的方法，其中，在該襯底結構中形成隔離結構，該隔離結構延伸穿過該主動半導體材料并橫向包圍該主動區。

15.如權利要求9所述的方法，還包括在該基礎襯底的該部分上方形成接觸結構。

16.如權利要求9所述的方法，其中，形成該接觸區包括將摻雜物注入該主動區中的該基礎襯底中，其中，在該鐵電柵極結構下方的該基礎襯底中形成阱區。