一種半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體存儲器被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品之中。不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體存儲器的構(gòu)造、性能和密度有著不同的要求。比如，靜態(tài)隨機(jī)存儲器(SRAM)擁有很高的隨機(jī)存取速度和較低的集成密度，而標(biāo)準(zhǔn)的動態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)則具有很高的密度和中等的隨機(jī)存取速度。
[0003]金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和浮柵晶體管是目前集成電路中最基本的器件。隨著半導(dǎo)體器件制作工藝的進(jìn)步，晶體管的尺寸不斷縮小，而其功率密度也一直在升高。半導(dǎo)體器件尺寸的日益縮小使MOSFET晶體管的功耗將增大，浮柵晶體管釋放出大量的熱能，都將影響半導(dǎo)體器件的性能。而半浮柵晶體管(Sem1-Floating GateTransistor)在降低功耗和提高性能等方面取得了很大的突破。半浮柵晶體管可以應(yīng)用于存儲器、主動式圖像傳感芯片等方面，其中，由半浮柵晶體管構(gòu)成的存儲器大幅度的降低了存儲器件的制作成本，而且存儲器的集成度更高，讀寫速度更快。例如，半浮柵晶體管構(gòu)成的動態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)無需電容器便可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)動態(tài)隨機(jī)存儲器的全部功能。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，通過將柵極結(jié)構(gòu)和突破性的隧穿晶體管結(jié)構(gòu)相結(jié)合來制作半浮柵晶體管。然而，當(dāng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制作的半浮柵晶體管應(yīng)用于低壓超快存儲器(Low-voltageUltrafast Memory)和傳感器(Sensing Operat1n)時(shí),半浮柵存儲器的讀取速度較慢,將影響半導(dǎo)體器件的性能。
[0005]因此，需要一種新型的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0007]為了有效解決上述問題，本發(fā)明提出了一種半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)，包括:M0SFET、嵌入式TFET和控制柵極；所述控制柵極和所述嵌入式TFET相連接；所述MOSFET包括半浮柵、源極和漏極，所述嵌入式TFET包括第一二極管和第二二極管；所述半浮柵和所述第一二極管的輸入端相連接，所述半浮柵和所述第二二極管的輸入端相連接；所述源極和所述第一二極管的輸出端相連接，所述漏極和所述第二二極管的輸出端相連接。
[0008]優(yōu)選地，所述控制柵極控制所述嵌入式TFET對所述半浮柵進(jìn)行充放電以實(shí)現(xiàn)讀寫功能，所述半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)實(shí)施讀寫功能時(shí)所述源漏極同時(shí)為高電位或者低電位。
[0009]優(yōu)選地，所述半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)通過所述半浮柵控制所述MOSFET來實(shí)現(xiàn)讀功能，所述半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)實(shí)施讀寫功能時(shí)所述控制柵極保持所述嵌入式TFET關(guān)斷。
[0010]優(yōu)選地，所述MOSFET的閾值電壓小于所述嵌入式TFET中的所述第一二極管和所述第二二極管的正向?qū)ㄩ_啟電壓來實(shí)現(xiàn)所述半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的讀功能。
[0011]本發(fā)明提出了另一種半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)，包括:半導(dǎo)體襯底，位于所述半導(dǎo)體襯底上的柵極介質(zhì)層；位于所述柵極介質(zhì)層中的浮柵接觸區(qū)；位于所述柵極介質(zhì)層上的半浮柵，所述半浮柵包括第一半浮柵和第二半浮柵，所述第一半浮柵的寬度大于所述第二半浮柵的寬度；位于所述半浮柵表面以及側(cè)面的隔離介質(zhì)層；位于所述第二半浮柵上的控制柵極，所述控制柵極覆蓋位于所述第二半浮柵上的所述隔離介質(zhì)層；位于所述控制柵極兩側(cè)的第一側(cè)墻；位于未覆蓋有所述控制柵極的所述隔離介質(zhì)層兩側(cè)的第二側(cè)墻；其中，所述第二半浮柵完全覆蓋所述浮柵接觸區(qū)，所述控制柵極包裹所述第二半浮柵。
[0012]優(yōu)選地，還包括位于所述半導(dǎo)體襯底中、所述第一半浮柵和所述控制柵極兩側(cè)的源漏區(qū)。
[0013]優(yōu)選地，所述半浮柵的離子摻雜類型和所述半導(dǎo)體襯底中阱的離子摻雜類型相同。
[0014]優(yōu)選地，所述源漏區(qū)的離子摻雜類型和所述半浮柵的離子摻雜類型相反。
[0015]綜上所述，根據(jù)本發(fā)明制備的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)方法，將提高存儲器的讀寫速度，半浮柵存儲器的結(jié)構(gòu)簡單，而且有助于在MOSFET晶體管和隧道場效應(yīng)晶體管(TFET)中實(shí)現(xiàn)半浮柵存儲器的功能。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，
[0017]圖1A為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式制作的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖1B為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式制作的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖1C為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式制作的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的B-B截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式制作的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的等效電路圖；
[0021]圖3A-3D為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式制作的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的等效電路圖的操作示意圖；
[0022]圖4A-7A為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式制作半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的A-A截面結(jié)構(gòu)的方法的相關(guān)步驟的示意性剖面圖；
[0023]圖4B-7B為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式制作半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的B-B截面結(jié)構(gòu)的方法的相關(guān)步驟的示意性剖面圖；
[0024]圖8為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式制作半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0026]為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便說明本發(fā)明是如何改進(jìn)制作半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工藝來解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0027]應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
[0028]本文中?！吧稀?“下” “左” “右”的方向型術(shù)語是相對于附圖中半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的方位來定義的(例如，左右方向是指半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的溝道方向、其平行于襯底表面、上下方向垂直于襯底表面)。并且，應(yīng)當(dāng)理解到，這些方向性術(shù)語是相對概念，它們用于相對的描述和澄清，其可以根據(jù)半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)所放置的方位的變化而相應(yīng)地發(fā)生變化。
[0029]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種新型的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)。下面結(jié)合附圖1A、附圖1B和附圖1C對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說明，其中附圖1A為根據(jù)本發(fā)明制作的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；附圖1B為沿附圖1A中的A-A方向做截面所得到的根據(jù)本發(fā)明制作的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的截面結(jié)構(gòu)示意圖；附圖1C為沿附圖1A中的B-B方向做截面所得到的根據(jù)本發(fā)明制作的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的截面結(jié)構(gòu)示意圖。參照附圖1A、附圖1B和附圖1C，示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的實(shí)施例的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]下面結(jié)合附圖1A、附圖1B和附圖1C對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。參照圖1A，示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式制作的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)為N型器件，以下結(jié)合圖1A、附圖1B和附圖1C對該實(shí)施例的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體說明。
[0031]圖1A為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式制作的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)100包括有源區(qū)，半浮柵101、控制柵102、浮柵接觸區(qū)103、側(cè)墻104和隔離介質(zhì)層105。半浮柵101覆蓋有源區(qū)上，半浮柵101包括半浮柵1la和半浮柵101b，半浮柵1la的寬度大于半浮柵1lb的寬度，半浮柵1lb直接和有源區(qū)相接觸形成浮柵接觸區(qū)103。隔離介質(zhì)層105覆蓋半浮柵101，在半浮柵101的上表面以及側(cè)面形成有隔離介質(zhì)層105?？刂茤?02形成在隔離介質(zhì)層105上，其中控制柵102覆蓋完全半浮柵1lb和少部分的半浮柵101a，控制柵102的寬度和半浮柵1la的寬度相同。在半浮柵1la和控制柵102的兩側(cè)形成側(cè)墻104。在半浮柵1la和控制柵102兩側(cè)的有源區(qū)內(nèi)形成有源極106和漏極107。
[0032]圖1B為沿附圖1中的A-A方向做截面所得到的根據(jù)本發(fā)明制作的半浮柵存儲器結(jié)構(gòu)的截面結(jié)構(gòu)示意圖包括半導(dǎo)體襯底108，半導(dǎo)體襯底108內(nèi)的阱109，位于半導(dǎo)體襯底108上的柵極介電層110，位于柵極介電層110上的半浮柵101，位于半浮柵101表面以及側(cè)面的隔離介質(zhì)層105，位于半浮柵1la和隔離介質(zhì)層105兩側(cè)的側(cè)墻104，位于半浮柵1la兩側(cè)半導(dǎo)體襯底108中的源極106和漏極107。
[0033]圖1C為沿附圖1A中的B-B方向做截面所得到的根據(jù)本發(fā)明制作的半浮柵存儲器結(jié)