[發明專利]一種抗輻照多柵器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201811275775.4
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109449208B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 武唯康;杜克明;王明;劉長龍;郝亞男
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/762;H01L21/336
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

本發明公開了一種抗輻照多柵器件及其制備方法，屬于集成電路輻射效應技術領域。本發明多柵器件包括襯底、源區、漏區和場區隔離介質層，源區和漏區之間通過鰭型結構連接，鰭型結構和場區隔離介質層上覆蓋有柵介質層，柵介質層上覆蓋有柵電極，場區隔離介質層中設有導電材料夾層，導電材料夾層的上端從場區隔離介質層上表面的未被柵介質層覆蓋的部分處露出，導電材料夾層的下端與襯底相接觸并形成PN結。本發明可以提高器件抗總劑量輻照和單粒子輻照的能力，具有優越的抗輻照性能。

技術領域

本發明涉及集成電路輻射效應技術領域，具體涉及一種抗輻照多柵器件及其制備方法。

背景技術

半導體集成電路（integrated circuit，IC）技術經過幾十年的發展，電路規模越來越大，器件尺寸越來越小，集成度越來越高。在納米尺度下，傳統平面型器件短溝效應越來越嚴重，難以滿足集成電路技術發展的需要。多柵器件作為平面器件的替代者之一，受到了越來越多的重視。如鰭型場效應晶體管（FinFET），已經在Intel 22mn、14nm、10nm技術節點下得到應用。雖然多柵器件具有良好的抑制短溝效應的能力，但在空間環境下，多柵器件的性能仍然受到輻射效應的影響。

輻射效應主要包含總劑量效應和單粒子效應。多柵器件受到總劑量輻照后，可能導致器件出現關態泄漏電流增大，甚至器件關不斷的現象。單粒子輻照對多柵器件的影響同樣嚴峻。例如，在處于關斷狀態的N型多柵器件中（柵、源極接低電位，漏極接高電位），正常情況下各器件端口不應存在大電流，但是，當一定能量的單粒子入射后，器件的各個端口可能出現較大幅度的瞬態脈沖電流，瞬態電流或電壓脈沖可以在電路中傳播，導致電路狀態發生錯誤翻轉，或錯誤信號被鎖存。另一方面，當入射離子能量較高時，在襯底Si材料中產生的電離電荷也會被輸運至漏極等各個端口，顯著增加了電荷收集總量。

可見，現有技術中的多柵器件仍然會受到輻射效應的影響，抗輻照性能有待加強。

發明內容

為了克服現有技術中存在的問題，本發明提供一種抗輻照多柵器件及其制備方法，該多柵器件能夠減小總劑量輻照引起的關態泄漏電流，還能夠減小單粒子輻照引起的瞬態脈沖，從而減少脈沖收集電荷總量，具有良好的抗輻照性能。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種抗輻照多柵器件，包括襯底以及位于襯底上的源區、漏區和場區隔離介質層，所述源區和漏區之間通過鰭型結構連接，鰭型結構和場區隔離介質層上覆蓋有柵介質層，柵介質層上覆蓋有柵電極；所述場區隔離介質層中設有導電材料夾層，所述導電材料夾層的上端從場區隔離介質層上表面的未被柵介質層覆蓋的部分處露出，所述導電材料夾層的下端與所述襯底相接觸并形成PN結。

可選的，所述場區隔離介質層中的導電材料夾層為單一的一個或彼此分離的多個。

可選的，所述導電材料夾層的頂端露出部分上設有電極。

可選的，所述鰭型結構的與電流方向相垂直的截面呈型或型。

此外，本發明還提供一種用于制備上述抗輻照多柵器件的制備方法，其包括以下步驟：

1）準備襯底；

2）在襯底上淀積介質材料作為硬掩膜層；

3）光刻、刻蝕硬掩膜層上與導電材料夾層相對應的圖形；

4）去除光刻膠，以硬掩膜層為掩蔽層，刻蝕襯底材料形成凹槽；

5）通過熱氧化工藝在凹槽內生長介質材料，直至凹槽最終被填充并閉合，然后去除硬掩膜層；

6）再次在襯底上淀積介質材料作為硬掩膜層；

7）光刻、刻蝕硬掩膜層上除有源區圖形以外的區域，所述有源區包括源區、漏區和鰭型結構的投影區域；