[實用新型]一種抑制浮體效應(yīng)的新型SOI器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821728293.5
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN208422920U
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃瑞;周廣正;代京京
• 申請（專利權(quán)）人: 中證博芯（重慶）半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/423;H01L29/78;H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 重慶信航知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50218
• 代理人: 穆祥維

本實用新型提供一種抑制浮體效應(yīng)的新型SOI器件，包括從下往上依次層疊由底部硅層、中間BOX埋層和頂層硅膜組成的SOI襯底，頂層硅膜兩側(cè)形成有淺槽隔離層，頂層硅膜中注入有P離子形成P型硅，頂層硅膜上表面依次設(shè)有柵極氧化物和柵電極并以此組成Y型分布柵極，柵極正下方頂層硅膜中注入金屬離子形成金屬層，柵極兩側(cè)源漏區(qū)摻雜形成有源漏區(qū)超淺結(jié)，柵極周圍形成有柵極側(cè)墻，源漏區(qū)超淺結(jié)下方離子注入形成有源漏區(qū)暈環(huán)區(qū)，源柵漏區(qū)表面形成有硅化物，源漏極硅化物表面形成有源漏電極。本申請通過向頂層硅膜中注入金屬離子形成金屬層，有效減輕PD SOI器件中浮體效應(yīng)，且Y型柵可以減少占用芯片面積，增加?xùn)艠O接觸面積。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及半導(dǎo)體集成電路和射頻應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抑制浮體效應(yīng)的新型SOI器件。

背景技術(shù)

SOI(Silicon-on-insulator，絕緣體上硅)CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)器件更具有吸引力，因為與體硅CMOS器件相比，它能夠徹底消除寄生閂鎖效應(yīng)，同時具有功耗低、速度快、集成度高等優(yōu)點。SOI MOS器件按照最大耗盡層厚度可以分為部分耗盡SOI MOS器件(PD SOI MOS器件)和完全耗盡SOI MOS器件(FD SOI MOS器件)。部分耗盡SOI MOS器件頂層硅膜較厚，體區(qū)沒有完全耗盡，致使器件會出現(xiàn)特有的浮體效應(yīng)。完全耗盡SOI MOS器件頂層硅膜較薄，體區(qū)完全耗盡，因此FD SOI器件不會出現(xiàn)浮體效應(yīng)，特別適合低壓低功耗的應(yīng)用。然而，由于FD SOI器件頂層硅膜薄，閾值電壓較難控制，而且較薄頂層硅膜的SOI晶圓生產(chǎn)困難，所以當(dāng)前PD SOI器件應(yīng)用得更加廣泛。

PD SOI器件主要的缺點就是頂層硅膜固有的浮體效應(yīng)，這種缺點對部分耗盡或是不完全耗盡的SOI器件的影響尤為顯著。對于N型PD SOI器件來說，頂部硅層的有源區(qū)沒有完全耗盡，會在頂部硅層與BOX埋層之間形成中性體區(qū)。BOX埋層氧化物具有絕緣性，使得中性體區(qū)處于懸浮狀態(tài)。請參考圖1所示，在N溝道PD SOI器件中，碰撞產(chǎn)生的電子空穴對，空穴漂移到低電勢的體區(qū)10，即在此處會有大量的空穴積累，電子流向漏極。浮體效應(yīng)會使得空穴在體區(qū)積累，體區(qū)積累大量的正電荷會使電勢升高，導(dǎo)致SOI NMOS器件閾值電壓降低，漏電流增加。浮體效應(yīng)會造成許多不好的現(xiàn)象，比如翹曲效應(yīng)(Kink)、反常亞閾值斜率、早期擊穿等。對于P型PD SOI器件，在耗盡層中發(fā)生的碰撞電離率低，因此浮體效應(yīng)不明顯。因而亟需提供新的解決方案對N型PD SOI器件的浮體效應(yīng)進(jìn)行抑制。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有N型PD SOI器件存在浮體效應(yīng)的技術(shù)問題，本實用新型提供一種抑制浮體效應(yīng)的新型SOI器件，能夠有效抑制PD SOI器件浮體效應(yīng)。具體是通過在N型PD SOI器件頂部硅層一定深度處注入金屬，半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷在禁帶中會形成一定的能級結(jié)構(gòu)，這些能級結(jié)構(gòu)除了影響半導(dǎo)體的電學(xué)性能外，還對非平衡載流子的壽命有很大的影響。一般來說，半導(dǎo)體中的雜質(zhì)越多，晶格缺陷就越多，載流子的壽命就越短，這就說明雜質(zhì)和缺陷對少數(shù)載流子起到促進(jìn)復(fù)合的作用，因此可以將這些雜質(zhì)和缺陷稱為復(fù)合中心。首先，導(dǎo)帶電子落入復(fù)合中心的能級，然后，這個電子再落入價帶與空穴復(fù)合，最終復(fù)合中心恢復(fù)了原來空著的狀態(tài)，又可以進(jìn)行下一次的復(fù)合過程。因此通過引入復(fù)合中心的方法，可以縮短少數(shù)載流子壽命，抑制體區(qū)的浮體效應(yīng)。本實用新型就是采用離子注入的方式，向N型PDSOI器件的頂層硅膜中注入一定深度的金屬，這種金屬可以在硅中形成復(fù)合中心，縮短耗盡層中載流子的壽命，抑制浮體效應(yīng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用了如下的技術(shù)方案：