[发明专利]一种提高浮体动态随机存储器单元性能的栅刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工艺处理方法，尤其涉及一种提高浮体动态随机存储器单元性能的栅刻蚀方法。

背景技术

嵌入式动态存储技术的发展已经使得大容量动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，简称DRAM）在目前的系统级芯片（System on a Chip ，简称SOC）中非常普遍。大容量嵌入式动态存储器（Embedded Dynamic RAM，简称EDRAM）给SOC带来了诸如改善带宽和降低功耗等只能通过采用嵌入技术来实现的各种好处。

传统嵌入式动态存储器（EDRAM）的每个存储单元除了晶体管之外，还需要一个深沟槽电容器结构，电容器的深沟槽使得存储单元的高度比其宽度大很多，造成制造工艺困难，且其制作工艺与CMOS超大规模集成电路工艺非常不兼容，所以限制了其在嵌入式系统芯片（SOC）中的应用。

浮体效应存储单元（Floating Body Cell，简称FBC）是一种有希望替代EDRAM的动态存储器。FBC是利用浮体效应（Floating Body Effect，简称FBE）的动态随机存储器单元，其原理是利用绝缘体上硅（Silicon on Insulator，简称SOI）器件中氧埋层（BOX）的隔离作用所带来的浮体效应，将被隔离的浮体（Floating Body）作为存储节点，实现写“1”和写“0”。

图1-2为本发明背景技术中浮体效应存储单元的工作原理示意图。如图1所示，以NMOS为例，将器件的源极（S）4接地，栅极（G）12和漏极（D）3端加正偏压V（+），则该器件导通；由于横向电场作用，电子在漏极3附近与硅原子碰撞电离，产生电子空穴对，一部分空穴被纵向电场扫入衬底14，形成衬底电流，由于有氧埋层2的存在，衬底电流无法释放，使得空穴在浮体积聚（△Q），定义为第一种存储状态，即写“1”；如图2所示，在栅极（G）12上施加正偏压，在漏极3上施加负偏压，通过PN结正向偏置，空穴从浮体发射出去，定义为第二种存储状态，即写“0”。由于衬底电荷的积聚，会改变器件的阈值电压（Vt），可以通过电流的大小感知这两种状态造成阈值电压的差异，即实现读操作。由于浮体效应存储单元去掉了传统DRAM中的电容器，使得其工艺流程完全与CMOS工艺兼容，同时可以构成密度更高的存储器，因此有希望替代现有的传统EDRAM应用于嵌入式系统芯片中。

浮体效应存储单元在写“1”时，即载流子在衬底积聚的过程中，写“1”的速度是由衬底电流的大小决定的。提高浮体效应存储单元的衬底电流，就可以提高浮体效应存储单元的写入速度，从而提高浮体效应存储单元的性能。

发明内容

发明公开了一种提高浮体动态随机存储器单元性能的栅刻蚀方法,用以提高浮体效应存储单元的写入速度。

为实现上述目的，发明采用的技术方案是：

    一种提高浮体动态随机存储器单元性能的栅刻蚀方法，包括：衬底上覆盖有氧埋层，并在氧埋层上设有漏极和源极，以及漏极与源极之间形成的器件沟道，在所述器件沟道、漏极和源极的上表面铺设有多晶硅，所述多晶硅的上表面覆盖有光刻胶，其中，工艺方法：

  步骤一，对光刻胶的进行曝光、显影，形成只覆盖器件栅极的多晶硅栅的光刻胶；

  步骤二，对未被光刻胶所覆盖的多晶硅进行刻蚀，并且使被刻蚀的多晶硅变薄形成一层残留多晶硅层；

  步骤三，对所述光刻胶进行消减工艺，使进行过消减工艺的光刻胶的面积小于多晶硅栅的面积；

  步骤四，在经过所述光刻胶的消减工艺之后，再次对多晶硅进行刻蚀，使未被光刻胶所覆盖的多晶硅栅在刻蚀下逐渐被移除，直至步骤二中所形成的残留多晶硅层被完全移除后停止刻蚀，并形成剩余未被光刻胶覆盖的多晶硅栅部分厚度薄于被光刻胶所覆盖的多晶硅栅厚度；

  步骤五，在以上步骤之后进行轻掺杂注入、退火、侧墙形成、源极与漏极的重掺杂注入、退火、硅化物形成，以及互联工艺。

上述的工艺方法，其中，所述步骤二中对未被光刻胶所覆盖的多晶硅进行刻蚀，所刻蚀的深度是由时间控制的。

上述的工艺方法，其中，所述步骤四中，剩余未被光刻胶覆盖的多晶硅栅部分厚度与被光刻胶所覆盖的多晶硅栅厚度之间的厚度差为步骤二形成的残留多晶硅层厚度。

上述的工艺方法，其中，所述步骤五中所形成的侧墙覆盖于多晶硅侧壁以及邻近多晶硅的部分衬底。

本发明的提高浮体动态随机存储器单元性能的栅刻蚀方法，其效果为：