三维双鳍型沟道双栅多功能场效应晶体管及其制备方法

摘要

本发明提供了一种三维双鳍型沟道双栅多功能场效应晶体管及其制备方法，该场效应晶体管基于双SOI衬底，上下两层硅膜的沟道的截面各有两个相同的长方形的鳍型Fin，上层的双鳍型沟道与其对应的下层的双鳍型沟道自对准、且宽度相同；每个双鳍型沟道的外侧为栅氧和共同的前栅，内侧为隧穿氧化层、氮化硅陷阱层、阻挡氧化层和共同的背栅，形成双栅结构；上层的双鳍型沟道的两端连接上层的共同的n+源和n+漏，下层的双鳍型沟道的两端连接下层的共同的p+源和p+漏；前栅和背栅自对准、对上下两层的源和漏的覆盖很小；上层n+源和下层p+源连接不同的电极，上层n+漏和下层n+漏连接同一电极。本发明的场效应晶体管具有高性能nMOSFET、pMOSFET和CMOS逻辑器件功能。

主权项

一种制备三维双鳍型沟道双栅多功能场效应晶体管的方法，该场效应晶体管基于双SOI衬底，双SOI衬底的背面硅的上面是埋氧层，埋氧层的上面有上下两层硅膜，两层硅膜的中间是二氧化硅隔离层，上下两层硅膜的截面各有两个相同的长方形的鳍型Fin，形成两层双鳍型沟道，即为三维双鳍型沟道；上层的双鳍型沟道与其对应的下层的双鳍型沟道自对准、且宽度相同；每个双鳍型沟道的外侧为栅氧和共同的前栅，内侧为背栅ONO堆栈结构和共同的背栅，形成双栅结构；背栅ONO堆栈结构包括隧穿氧化层、作为电荷存储层的氮化硅陷阱层、阻挡氧化层三层；上层的双鳍型沟道的两端连接上层的共同的源和漏，下层的双鳍型沟道的两端连接下层的共同的源和漏；前栅和背栅自对准、对上下两层的源和漏的覆盖很小；上层的源和下层的源连接不同的电极，上层的漏和下层的漏连接同一电极，其特征在于，包括以下步骤：1)以常规的SOI衬底，采用注入和退火、或剥离和键合，制备出双SOI衬底：埋氧层上有两层硅膜，顶层硅膜和底层硅膜，两层硅膜中间为二氧化硅隔离层；2)在双SOI衬底上，作上层的p-沟道和下层的n-沟道的掺杂注入；在顶层硅膜表面热氧化形成二氧化硅，再依次淀积第一层氮化硅、第一层二氧化硅、第二层氮化硅和第二层二氧化硅，形成多层硬掩膜；存储器版光刻，刻蚀第二层二氧化硅和第二层氮化硅；有源区版光刻，再刻蚀第一层二氧化硅、第一层氮化硅和热氧化的二氧化硅；3)以有源区版光刻后的多层硬掩膜为掩膜，刻蚀顶层硅膜，刻蚀二氧化硅隔离层，再刻蚀底层硅膜，以露出将要形成前栅的区域；热氧化顶层硅膜和底层硅膜的外侧暴露表面生成栅氧；在将要形成前栅的区域淀积多晶硅或溅射金属作为栅材料，平坦化，以形成前栅；4)刻蚀一部分栅材料，以露出第二层氮化硅的侧面区域；在剩下的栅材料上生成一薄层二氧化硅形成保护层；湿法横向腐蚀氮化硅，该横向腐蚀尺寸定义了鳍型沟道的宽度；5)淀积二氧化硅形成掩膜、平坦化，湿法去掉第二层氮化硅；然后以淀积的二氧化硅作为掩膜，刻蚀第一层二氧化硅、第一层氮化硅和热氧化二氧化硅位于第二层氮化硅位置下方的部分；接着刻蚀顶层硅膜和二氧化硅隔离层，再刻蚀底层硅膜，以露出将要形成背栅ONO堆栈结构和背栅的区域；6)热氧化顶层硅膜和底层硅膜的内侧暴露表面形成隧穿氧化层；在隧穿氧化层和二氧化硅隔离层的内侧表面上依次淀积氮化硅陷阱层和高温淀积阻挡氧化层，在将要形成背栅的区域淀积多晶硅或金属作为栅材料，平坦化，以形成背栅ONO堆栈结构和背栅；7)腐蚀二氧化硅，栅版光刻，不同的杂质注入，形成n+源和n+漏，以及p+源和p+漏，然后刻蚀栅材料；8)p+源漏版光刻；刻蚀第一层氮化硅和热氧化二氧化硅；刻蚀顶层硅膜；刻蚀二氧化硅隔离层，形成下层的p+源和p+漏引出接触孔的区域；9)淀积低温氧化物；退火激活杂质，同时致密低氧，接触孔版光刻，刻蚀引线孔；溅射金属，形成金属线；合金。