[发明专利]浮栅场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，更具体地，涉及一种浮栅场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

非易失性存储器在当前的存储领域中占有极其重要的地位。在各类非易失性存储器中，基于浮栅晶体管的闪存技术，广泛应用于计算机及存储卡。图1示意性示出了一种用于闪存的浮栅场效应晶体管。该晶体管包括源区5、漏区5、体3以及顶栅，顶栅由浮栅2和多晶硅控制栅1构成，浮栅2与多晶硅控制栅1之间有栅极电介质层4，浮栅2与体3之间也有栅极电介质层4。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种浮栅场效应晶体管，该晶体管自下而上依次包括：控制栅、第一栅极电介质层、浮栅、第二栅极电介质层、有源层，该晶体管的源区和漏区位于所述有源层中，沟道区位于所述源区和漏区之间的所述有源层中。

可选地，所述控制栅由体半导体衬底中的掺杂区形成。

可选地，所述体半导体衬底由高纯冶金级（UMG）硅晶片、工艺硅片余料或低成本多晶硅形成。

可选地，所述控制栅由形成在绝缘衬底上的金属或掺杂多晶硅形成。

可选地，所述绝缘衬底为玻璃或聚酯材料，所述金属为铜、铝或镍。

可选地，所述控制栅由金属衬底形成。

可选地，所述浮栅可以由多晶硅或者由与所述第一和第二栅极电介质层不同的电介质材料形成。可选地，在所述浮栅由与所述第一和第二电介质层的材料不同的电介质材料形成情况下，所述第一和第二栅极电介质层由氧化硅形成，所述浮栅由氮化硅形成。

可选地，所述有源层由多晶硅形成。进一步可选地，所述多晶硅是通过激光退火非晶硅形成的颗粒尺寸为50nm-100um的多晶硅。

根据本发明的第二方面，提供了一种制造浮栅场效应晶体管的方法，包括：对半导体衬底的一部分进行离子注入，以形成掺杂区；在所述半导体衬底上沉积第一电介质层；在所述第一电介质层上形成浮栅层；在所述浮栅层上沉积第二电介质层；在所述第二电介质层上形成有源层；蚀刻所述第一电介质层、所述浮栅层、第二电介质层和有源层形成平台；以及对所述有源层的两个分离的部分进行离子注入，以形成源区、漏区和位于源区和漏区之间的沟道区；其中，所述沟道区在所述半导体衬底上的投影落入所述掺杂区内。

可选地，所述半导体衬底由高纯冶金级（UMG）硅晶片、工艺硅片余料或低成本多晶硅形成。

根据本发明的第三方面，提供了一种制造浮栅场效应晶体管的方法，包括：在绝缘衬底的一部分上形成用作控制栅的导电材料层；在所述绝缘衬底和所述导电材料层上沉积第一电介质层；在所述第一电介质层上形成浮栅层；在所述浮栅层上沉积第二电介质层；在所述第二电介质层上形成有源层；蚀刻所述第一电介质层、所述浮栅层、第二电介质层和有源层以形成平台；以及对所述有源层的两个分离的部分进行离子注入，以形成源区、漏区和位于源区和漏区之间的沟道区；其中，所述沟道区在所述绝缘衬底上的投影落入所述导电材料层的范围内。

可选地，所述绝缘衬底是玻璃或聚酯材料。

可选地，所述导电材料层由铜、铝、镍或掺杂多晶硅形成。

根据本发明的第四方面，提供了一种制造浮栅场效应晶体管的方法，包括：在金属衬底上沉积第一电介质层；在所述第一电介质层上形成浮栅层；在所述浮栅层上沉积第二电介质层；在所述第二电介质层上形成有源层；蚀刻所述第一电介质层、所述浮栅层、第二电介质层和有源层，形成平台；以及对所述有源层的两个分离的部分进行离子注入，以形成源区和漏区。

可选地，所述金属衬底由铜、铝或镍形成。

可选地，在根据该第二、三和四方面的制造浮栅场效应晶体管的方法中，沉积所述浮栅层包括沉积多晶硅层或者沉积与第一和第二电介质层的材料不同的电介质材料层。可选地，在沉积所述浮栅层包括沉积与第一和第二电介质层的材料不同的电介质材料层的情况下，所述第一和第二栅极电介质层由氧化硅形成，所述浮栅由氮化硅形成。

可选地，在根据该第二、三和四方面的制造浮栅场效应晶体管的方法中，在所述第二电介质层上形成有源层包括：在所述第二电介质层上沉积非晶硅层，晶化该非晶硅层以形成多晶硅层。可选地，晶化该非晶硅层以形成多晶硅层包括：激光退火该非晶硅层以形成颗粒尺寸为50nm-100um的多晶硅层。