一种抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法，衬底、埋氧层、顶层硅、栅氧化层、高K介质层、栅极，该栅极的两侧分别为左右侧墙，该顶层硅内的左右侧墙的下方为两个轻掺杂源漏区，靠近左侧墙的埋氧层上方为加固源区，靠近右侧墙的埋氧层上方为漏区，衬底和埋氧层之间设有背平面阱，背平面阱中自左向右依次插有第一浅槽隔离区、第二浅槽隔离区和第三浅槽隔离区，该第二浅槽隔离区和第三浅槽隔离区位于埋氧层的两侧，该第一浅槽隔离区与第二浅槽隔离区之间设有背栅；加固源区和漏区采用源区抬起和漏区抬起的方式。加固源区在不增加器件的面积的情况下可有效抑制FDSOI器件的总剂量效应。本发明专利技术由于在常规SOI场效应管的基础上引出了背栅，增加了源漏抬高区域，降低源漏串联电阻，提高器件的性能。提高器件的性能。提高器件的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件
，涉及一种抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法。

技术介绍

[0002]完全耗尽的绝缘体上硅(FDSOI)技术是一种具有独特优势并突破传统硅集成电路限制的新技术。由于顶层硅膜较薄，在器件工作时，顶层硅膜被完全耗尽，器件具有更陡峭的亚阈值斜率、更低的截止状态漏电流、更小的源极漏极电容，对于半导体集成电路的性能提升与功耗减小具有重大的意义。绝缘埋层(BOX)的存在使得SOI技术从根本上消除了体硅CMOS中的闩锁现象，同时绝缘埋层的存在使得器件的抗单粒子能力和抗瞬时剂量率的能力提高。然而，在宇宙空间等电离辐射环境下，辐照将会在BOX层中引入大量的陷阱电荷，从而器件及电路对总剂量效应更加敏感。
[0003]由于半导体工艺节点的进步，FDSOI的栅氧化层较薄，辐照在其产生的陷阱电荷较少，故抗总剂量加固集中在埋氧层BOX和场氧STI的加固上。对于埋氧化层BOX的加固，半导体产业采用材料或工艺加固，这将造成较高的成本。对于场氧STI的加固，通常利用某些特殊的结构消除STI寄生侧壁漏电路径。例如，T栅结构能够在有体接触的一侧消除寄生边缘漏电路径，减小辐照下器件内部的泄露路径，但是效果有限。另外，使用环栅、半环栅等无边缘结构的SOI器件也有很高的抗总剂量能力，但是随之带来一些问题：增加不必要的面积开销；源漏电容增大；器件结构非对称；此外，标准商用PDK并不支持环形栅器件，不能自动生成版图、进行DRC、LVS检查,需要重新开发模型。
[0004]因此，如何在保证不增加芯片面积的前提下有效抑制SOI器件的总剂量效应，成为亟待解决的一个重要技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术实施例提供了一种抗辐照FDSOI场效应管，所述抗辐照FDSOI场效应管包括：
[0007]衬底层；
[0008]埋氧层，位于所述衬底层上，且在所述衬底层靠近所述埋氧层的内侧位有背平面阱；
[0009]顶层硅，位于所述埋氧层上；
[0010]第一浅槽隔离区、第二浅槽隔离区和第三浅槽隔离区，所述第一浅槽隔离区和所述第三浅槽隔离区分别位于所述背平面阱两端的台阶上，所述第二浅槽隔离区位于所述背平面阱的凹槽上，且所述第二浅槽隔离区位于所述第一浅槽隔离区和所述第三浅槽隔离区之间，且所述第一浅槽隔离区、所述第二浅槽隔离区和所述第三浅槽隔离区的上表面均高于所述背平面阱的上表面；
[0011]背栅，位于所述背平面阱上，且所述背栅位于所述第一浅槽隔离区和所述第二浅槽隔离区之间，并分别与所述第一浅槽隔离区和所述第二浅槽隔离区相接触；
[0012]加固源区，位于所述埋氧层上，且所述加固源区位于所述顶层硅和所述第二浅槽隔离区之间，并分别与所述顶层硅和所述第二浅槽隔离区相接触；
[0013]漏区，位于所述埋氧层上，且所述漏区位于所述顶层硅和所述第三浅槽隔离区之间，并分别与所述顶层硅和所述第三浅槽隔离区相接触；
[0014]栅氧化层，位于所述顶层硅上；
[0015]高K栅介质层，位于所述栅氧化层上；
[0016]栅极，位于所述高K栅介质层上；
[0017]轻掺杂源区和轻掺杂漏区，所述轻掺杂源区和所述轻掺杂漏区分别位于所述顶层硅的两端内；
[0018]两个侧墙，分别位于所述高K栅介质层上，且两个所述侧墙分别位于所述栅极的两侧。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述背平面阱包括P阱或者N阱。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述加固源区包括注入离子的顶层硅和位于所述顶层硅上注入离子的Si层。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述加固源区包括第一导电类型重掺杂区、第二导电类型重掺杂区，其中，所述第二导电类型重掺杂区分别位于所述第一导电类型重掺杂区沿纵向的两端及其底部，且所有所述第二导电类型重掺杂区依次相连。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，所述第一导电类型重掺杂区的导电类型为N型，所述第二导电类型重掺杂区的导电类型为P型；或者所述第一导电类型重掺杂区的导电类型为P型，所述第二导电类型重掺杂区的导电类型为N型。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述漏区包括注入离子的顶层硅和位于所述顶层硅上注入离子的Si层。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，所述Si层的厚度为5nm
‑
15nm。
[0025]本专利技术的另一个实施例提供的一种抗辐照FDSOI场效应管的制备方法，用于制备上述任一项实施例所述的抗辐照FDSOI场效应管，所述制备方法包括以下步骤：
[0026]获取一自下而上依次包括衬底层、埋氧层及顶层硅的FDSOI衬底，在所述顶层硅中制作浅沟槽隔离结构，以隔离出有源区；
[0027]在所述有源区两端的台阶上以及FDSOI衬底的凹槽上分别制备第一浅槽隔离区、第三浅槽隔离区和第二浅槽隔离区，其中，所述第二浅槽隔离区位于所述第一浅槽隔离区和所述第三浅槽隔离区之间，且所述第一浅槽隔离区、所述第二浅槽隔离区和所述第三浅槽隔离区的上表面均与所述顶层硅的上表面齐平；
[0028]对所述埋氧层下方的衬底层进行部分N型或P型离子重掺杂，形成背平面阱；
[0029]在所述第一浅槽隔离区和所述第二浅槽隔离区之间的所述背平面阱内重掺杂制备背栅；
[0030]在所述顶层硅上制备栅氧化层；
[0031]在所述栅氧化层上制备高K栅介质层；
[0032]在所述高K栅介质层上制备栅极；
[0033]通过离子注入在所述顶层硅的两端内形成轻掺杂源区和轻掺杂漏区；
[0034]在所述栅极的两侧制备两个侧墙，且所述侧墙位于所述高K栅介质层上；
[0035]通过离子注入分别在所述顶层硅和所述第二浅槽隔离区之间制备加固源区、在所述顶层硅和所述第三浅槽隔离区之间制备漏区，且所述加固源区和所述漏区均位于所述埋氧层上。
[0036]在本专利技术的一个实施例中，在所述高K栅介质层上制备栅极，包括：
[0037]通过化学气相沉积方法在高K栅介质层上依次淀积HfN、TaN，形成覆盖层；
[0038]再利用快速热退火方法对TaN/HfN/高K栅介质层进行高温退火处理；
[0039]利用湿法刻蚀方法去除TaN和HfN，在已去除掉TaN/HfN覆盖层的高K栅介质层上制备栅极。
[0040]在本专利技术的一个实施例中，通过离子注入分别在所述顶层硅和所述第二浅槽隔离区之间制备加固源区、在所述顶层硅和所述第三浅槽隔离区之间制备漏区，且所述加固源区和所述漏区均位于所述埋氧层上，包括：
[0041]在两个侧墙两侧、所述顶层硅上方制备Si层；
[0042]在所述Si层上生长第四缓冲层，并在所述第四缓冲层上旋涂光刻胶；
[0043本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗辐照FDSOI场效应管，其特征在于，所述抗辐照FDSOI场效应管包括：衬底层(1)；埋氧层(3)，位于所述衬底层(1)上，且在所述衬底层(1)靠近所述埋氧层(3)的内侧位有背平面阱(2)；顶层硅(4)，位于所述埋氧层(3)上；第一浅槽隔离区(5)、第二浅槽隔离区(6)和第三浅槽隔离区(7)，所述第一浅槽隔离区(5)和所述第三浅槽隔离区(7)分别位于所述背平面阱(2)两端的台阶上，所述第二浅槽隔离区(6)位于所述背平面阱(2)的凹槽上，且所述第二浅槽隔离区(6)位于所述第一浅槽隔离区(5)和所述第三浅槽隔离区(7)之间，且所述第一浅槽隔离区(5)、所述第二浅槽隔离区(6)和所述第三浅槽隔离区(7)的上表面均高于所述背平面阱(2)的上表面；背栅(8)，位于所述第一浅槽隔离区(5)和所述第二浅槽隔离区(6)之间，并分别与所述第一浅槽隔离区(5)和所述第二浅槽隔离区(6)相接触；加固源区(9)，位于所述埋氧层(3)上，且所述加固源区(9)位于所述顶层硅(4)和所述第二浅槽隔离区(6)之间，并分别与所述顶层硅(4)和所述第二浅槽隔离区(6)相接触；漏区(10)，位于所述埋氧层(3)上，且所述漏区(10)位于所述顶层硅(4)和所述第三浅槽隔离区(7)之间，并分别与所述顶层硅(4)和所述第三浅槽隔离区(7)相接触；栅氧化层(11)，位于所述顶层硅(4)上；高K栅介质层(12)，位于所述栅氧化层(11)上；栅极(13)，位于所述高K栅介质层(12)上；轻掺杂源区(14)和轻掺杂漏区(15)，所述轻掺杂源区(14)和所述轻掺杂漏区(15)分别位于所述顶层硅(4)的两端内；两个侧墙(16)，分别位于所述高K栅介质层(12)上，且两个所述侧墙(16)分别位于所述栅极(13)的两侧。2.根据权利要求1所述的抗辐照FDSOI场效应管，其特征在于，所述背平面阱(2)包括P阱或者N阱。3.根据权利要求1所述的抗辐照FDSOI场效应管，其特征在于，所述加固源区(9)包括注入离子的顶层硅(4)和位于所述顶层硅(4)上注入离子的Si层。4.根据权利要求3所述的抗辐照FDSOI场效应管，其特征在于，所述加固源区(9)包括第一导电类型重掺杂区(91)、第二导电类型重掺杂区(92)，其中，所述第二导电类型重掺杂区(92)分别位于所述第一导电类型重掺杂区(91)沿纵向的两端及其底部，且所有所述第二导电类型重掺杂区(92)依次相连。5.根据权利要求4所述的抗辐照FDSOI场效应管，其特征在于，所述第一导电类型重掺杂区(91)的导电类型为N型，所述第二导电类型重掺杂区(92)的导电类型为P型；或者所述第一导电类型重掺杂区(91)的导电类型为P型，所述第二导电类型重掺杂区(92)的导电类型为N型。6.根据权利要求1所述的抗辐照FDSOI场效应管，其特征在于，所述漏区(10)包括注入离子的顶层硅(4)和位于所述顶层硅(4)上注入离子的Si层。7.根据权利要求3或6所述的抗辐照FDSOI场效应管，其特征在于，所述Si层的厚度为5nm
‑
15nm。
8.一种抗辐照FDSOI场效应管的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至7任一项所述的抗辐照FDSOI场效应管，所述制备方法包括以下步骤：获取一自下而...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红侠，颜聪，王树龙，陈树鹏，陈瑞博，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：