一种背栅薄膜晶体管存储器的制备方法

摘要

本发明属于半导体集成电路技术领域，具体为一种背栅薄膜晶体管存储器的制备方法。本发明主要步骤有：采用重掺杂的P型单晶硅片为衬底，并作为栅的引出电极；采用ALD方法生长Al2O3薄膜，用作存储器的电荷阻挡层；用ALD淀积金属纳米晶，作电荷俘获层；采用ALD的方法淀积SiO2/HfO2/Al2O3叠层结构，用作存储器的隧穿层；采用ALD的方法淀积IGZO薄膜，通过光刻和湿法刻蚀工艺形成有源区，用作导电沟道；通过光刻工艺形成源、漏区域，然后淀积一层金属，并结合lift-off技术，完成源、漏极的加工。本发明能很好地调控沟道的电学特性，提高存储器性能的大面积均匀性，并可改善存储器的数据保持特性和耐受性等可靠性。

主权项

一种背栅薄膜晶体管存储器的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）采用电阻率为0.008‑0.100 Ω•cm的重掺杂的P型单晶硅片作为衬底，用RCA清洗工艺对硅片进行清洗，然后用氢氟酸去除硅片表面的氧化层；（2）在清洗好的P型单晶硅片上，采用ALD 的方法淀积生长Al2O3薄膜，作为存储器的电荷阻挡层，Al2O3薄膜的厚度为15‑200nm；淀积过程中，衬底温度控制在100‑300 oC之间；生长Al2O3的反应源为三甲基铝和水蒸气；（3）采用ALD的方法在Al2O3薄膜上淀积生长金属纳米晶作为电荷俘获层，淀积温度控制在100‑400oC之间；（4）采用ALD的方法，由下而上依次生长SiO2、HfO2、Al2O3薄膜，以形成SiO2/HfO2/Al2O3的叠层结构薄膜，作为存储器的隧穿氧化层；SiO2、HfO2和Al2O3 薄膜的淀积温度控制在100‑300 oC之间，各单层薄膜的厚度均为1‑10nm； （5）采用ALD的方法，在隧穿氧化层上淀积IGZO薄膜，作为存储器的导电沟道；淀积温度控制在100‑300oC范围内，IGZO薄膜的厚度控制在10‑120nm之间；（6）在IGZO薄膜上旋涂一层光刻胶，并利用光刻的方法形成被光刻胶保护的区域，该区域即为器件的有源区；然后，利用湿法刻蚀对非保护的IGZO薄膜进行刻蚀；刻蚀剂采用浓度为0.01%‑2%的盐酸、硝酸、磷酸或氢氟酸，刻蚀时间为10‑600s；最后，去除光刻胶，形成单个器件的有源区；（7）再旋涂一层光刻胶，利用光刻的方法在光刻胶上形成器件的源、漏极开孔区域；（8）通过电子束蒸发的方法淀积一层厚度为50‑250nm的金属Al或Ag薄膜；（9）采用lift‑off的方法去除光刻胶，形成器件的源、漏电极。