[發(fā)明專利]基于pn結(jié)和肖特基二極管的半浮柵存儲器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010400726.X
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111540740B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱寶;陳琳;孫清清;張衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué);上海集成電路制造創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號: H01L27/108
• 分類號: H01L27/108;H01L21/8242
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發(fā)明屬于集成電路存儲器技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于pn結(jié)和肖特基二極管的半浮柵存儲器及其制備方法。本發(fā)明公開的半浮柵存儲器，是在浮柵晶體管內(nèi)部同時嵌入pn結(jié)和肖特基二極管，分別作為電荷擦寫的通道；pn結(jié)具有整流特性，即正向?qū)?、反向截止，而且開啟電壓非常??；利用pn結(jié)作為電荷擦除的通道，可以極大提高擦除速度；肖特基二極管同樣具有整流特性，而且開啟電壓也非常??；利用肖特基二極管作為電荷寫入的通道，可以極大提高電荷寫入速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路存儲器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于pn結(jié)和肖特基二極管的半浮柵存儲器及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，集成電路芯片中使用的DRAM器件主要為1T1C結(jié)構(gòu)，即一個晶體管串聯(lián)一個電容器，通過晶體管的開關(guān)實現(xiàn)對電容器的充電和放電，從而實現(xiàn)DRAM器件0和1之間的轉(zhuǎn)換。隨著器件尺寸越來越小，集成電路芯片中使用的DRAM器件正面臨越來越多的問題，比如DRAM器件要求64 ms刷新一次，因此電容器的電容值必須保持在一定數(shù)值以上以保證有足夠長的電荷保持時間，但是隨著集成電路特征尺寸的縮小，大電容的制造已經(jīng)越來越困難，而且已經(jīng)占了制造成本的30%以上。半浮柵存儲器是DRAM器件的替代概念，不同于通常的1T1C結(jié)構(gòu)，半浮柵器件由一個浮柵晶體管和嵌入式隧穿晶體管組成，通過嵌入式隧穿晶體管的溝道對浮柵晶體管的浮柵進行寫入和擦除操作。然而隧穿晶體管是一種少子電流器件，這意味著隧穿晶體管的驅(qū)動電流較小，從而將影響半浮柵晶體管的擦寫速度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種擦寫速度快的基于pn結(jié)和肖特基二極管的半浮柵存儲器及其制備方法。

本發(fā)明提供的基于pn結(jié)和肖特基二極管的半浮柵存儲器，包括：

半導(dǎo)體襯底，具有第一摻雜類型，設(shè)有U型槽；

半浮柵阱區(qū)，具有第二摻雜類型，位于所述半導(dǎo)體襯底的上部的一側(cè)，與所述U型槽相隔離；

第一柵極疊層，包括第一柵介質(zhì)、第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層以及浮柵，其中，第一柵介質(zhì)覆蓋所述U型槽的表面，并在所述半導(dǎo)體襯底和所述半浮柵阱區(qū)表面分別形成開口；所述第一半導(dǎo)體層形成在所述開口處的所述半導(dǎo)體襯底上；所述第二半導(dǎo)體層位于所述第一半導(dǎo)體層上；所述浮柵覆蓋所述第一柵介質(zhì)、所述第二半導(dǎo)體層以及部分所述半浮柵阱區(qū)；所述半導(dǎo)體襯底與所述第一半導(dǎo)體層形成pn結(jié)；所述浮柵和所述半浮柵阱區(qū)構(gòu)成肖特基二極管；所述第一半導(dǎo)體層是具有第二摻雜類型的輕摻雜半導(dǎo)體，所述第二半導(dǎo)體層是具有第二摻雜類型的重摻雜半導(dǎo)體；

第二柵極疊層，包括第二柵介質(zhì)層和控制柵，所述第二柵介質(zhì)層覆蓋所述浮柵；所述控制柵覆蓋所述第二柵介質(zhì)層；

柵極側(cè)墻，位于所述第一柵極疊層和第二柵極疊層兩側(cè)；

源區(qū)和漏區(qū)，具有第二摻雜類型，其中，所述源區(qū)位于所述半導(dǎo)體襯底中，所述漏區(qū)位于所述半浮柵阱區(qū)中。

本發(fā)明的基于pn結(jié)和肖特基二極管的半浮柵存儲器中，優(yōu)選為，所述第一柵介質(zhì)層、所述第二柵介質(zhì)層是SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、HfO₂及其任意組合的一種。

本發(fā)明的基于pn結(jié)和肖特基二極管的半浮柵存儲器中，優(yōu)選為，所述浮柵的材料是Ni、Pt、NiPt及其任意組合的一種。

本發(fā)明的基于pn結(jié)和肖特基二極管的半浮柵存儲器中，優(yōu)選為，所述控制柵的材料是TiN、TaN、MoN或者WN的一種。

本發(fā)明提供的基于pn結(jié)和肖特基二極管的半浮柵存儲器制備方法，包括以下步驟：

提供具有第一摻雜類型的半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上形成U型槽；

在所述半導(dǎo)體襯底的上部的一側(cè)，與所述U型槽相隔離形成具有第二摻雜類型的半浮柵阱區(qū)；