[發(fā)明專利]包括一或多個非易失存儲器單元的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及形成方法

在審

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• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108206187A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱爾根·法爾;法蘭克·杰庫伯史奇
• 申請（專利權(quán)）人: 格芯公司
• 主分類號: H01L27/11521
• 分類號: H01L27/11521;H01L27/11524;H01L27/11568;H01L27/1157
• 代理公司: 北京戈程知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：

包括半導(dǎo)體材料的支持襯底、位于該支持襯底上方的埋置絕緣層以及位于該埋置絕緣層上方的半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層具有上表面及下表面，該下表面位于該埋置絕緣層上；以及

至少一個非易失存儲器單元，該至少一個非易失存儲器單元包括：

溝道區(qū)，位于該半導(dǎo)體層中；

前柵極結(jié)構(gòu)，位于該溝道區(qū)及該半導(dǎo)體層的該上表面上方；

摻雜背柵區(qū)，位于該溝道區(qū)下方的該支持襯底中；以及

電荷儲存材料，至少嵌入該溝道區(qū)與該背柵區(qū)之間的該埋置絕緣層的部分中。

2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，該前柵極結(jié)構(gòu)包括柵極絕緣層及控制柵極，以及其中，該摻雜背柵區(qū)提供編程/擦除柵極。

3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，該至少一個非易失存儲器單元還包括位于該溝道區(qū)的相對側(cè)上的該半導(dǎo)體層中的源區(qū)及漏區(qū)，位于該源區(qū)上方的抬升式源區(qū)以及位于該漏區(qū)上方的抬升式漏區(qū)。

4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，該埋置絕緣層包括基本沒有電荷儲存材料嵌入其中的部分，以及其中，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括至少一個場效應(yīng)晶體管，該至少一個場效應(yīng)晶體管包括位于基本沒有電荷儲存材料嵌入其中的該埋置絕緣層的該部分上方的該半導(dǎo)體層中的源區(qū)、溝道區(qū)及漏區(qū)，以及位于該溝道區(qū)上方的柵極結(jié)構(gòu)。

5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括溝槽隔離結(jié)構(gòu)，其中，位于該非易失存儲器單元中的該埋置絕緣層的部分由該溝槽隔離結(jié)構(gòu)橫向定義。

6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，該電荷儲存材料包括嵌入該埋置絕緣層的材料中的該電荷儲存材料的納米粒子。

7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括背柵接觸區(qū)，以提供電性連接至該至少一個非易失存儲器單元的該摻雜背柵區(qū)的至少其中一個。

8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，該埋置絕緣層包括二氧化硅，以及該電荷儲存材料包括鍺、硅、金屬以及包括氮及氟的至少其中之一的化合物的至少其中一種。

9.一種方法，包括：

提供絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包括：包括半導(dǎo)體材料的支持襯底、位于該支持襯底上方的埋置絕緣層以及位于該埋置絕緣層上方的半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層具有上表面及下表面，該下表面位于該埋置絕緣層上；以及

形成非易失存儲器單元，該非易失存儲器單元的該形成包括：

執(zhí)行第一離子注入工藝，其中，在該埋置絕緣層的第一部分中注入第一離子；

在執(zhí)行該第一離子注入工藝以后，執(zhí)行退火工藝，其中，形成嵌入該埋置絕緣層的該第一部分中的電荷儲存材料，其包括該注入第一離子的至少其中一些；

在該埋置絕緣層的該第一部分下方的該支持襯底中形成摻雜背柵區(qū)；以及

在位于該埋置絕緣層的該第一部分上方的該半導(dǎo)體層的第一部分上方形成前柵極結(jié)構(gòu)。

10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括在執(zhí)行該第一離子注入工藝之前形成掩膜，該掩膜定義在該第一離子注入工藝期間在該埋置絕緣層中被注入該第一離子的該第一部分以及在該第一離子注入工藝期間在該埋置絕緣層中基本沒有該第一離子被注入的第二部分。

11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，該摻雜背柵區(qū)的該形成包括執(zhí)行第二離子注入工藝，其中，在該埋置絕緣層的該第一部分下方的該支持襯底的部分中注入第二離子，該第二離子包括摻雜物離子。

12.如權(quán)利要求11所述的方法，在執(zhí)行該第一離子注入工藝以后，還包括形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)，該溝槽隔離結(jié)構(gòu)橫向定義該非易失存儲器單元中的該埋置絕緣層的該第一部分的部分。