[发明专利]一种FINFET动态随机存储器单元及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于基本电气元件领域，涉及半导体器件的制备，特别涉及一种FINFET动态随机存储器单元及其制备方法。

背景技术

随着动态随机存储器(DRAM)单元的尺寸不断减小，集成度越来越高。一方面，将一个晶体管(transistor)和一个电容器(capacitor)集成在一起的难度越来越高。另一方面，其对存储信息具有破坏性的读写方式以及其短的数据保持时间，使得由刷新带来的功耗不断增加。因此，近年来，不包含电容器的一个晶体管(1T)DRAM单元引起了人们的广泛关注，其原因可以归结为该结构与传统的具有一个晶体管一个电容器(1T1C)DRAM单元结构相比，工艺更加简单并且与CMOS工艺兼容，同时，读写时不破坏存储的数据，能够获得较高的数据保持时间。

这种1T DRAM单元的结构示意图如图1所示，在绝缘体上硅(SOI)晶圆衬底上形成晶体管结构，以体区015为P型掺杂，源区013和漏区014为N型掺杂为例，当该1T DRAM单元工作时，其产生的空穴贮藏在SOI层和埋层012之间形成的积累层中，也就是意味着空穴保存在靠近N+源区013和漏区014的地方。以这种方式存储的空穴很容易被源区013和漏区014的关态泄漏电流收集，同时由于载流子复合效应的作用，使得存储的空穴消失很快。限制了数据保持时间，使得其应用领域变窄。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种FINFET动态随机存储器单元及其制备方法。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种FINFET动态随机存储器单元，其包括：衬底；体区，所述体区形成在所述衬底之上；源极、漏极和鳍，所述源极、漏极和鳍形成在所述体区之上，所述鳍位于源极与漏极之间；源极金属层和漏极金属层，所述源极金属层形成在所述源极之上，所述漏极金属层形成在所述漏极之上；栅介质层和栅极，所述栅介质层形成在所述鳍之上，所述栅极形成在所述栅介质之上；钝化层，所述钝化层形成在未被所述源极、漏极和鳍覆盖的体区之上。

本发明的FINFET动态随机存储器单元将产生的载流子存储在晶体管下方的体区中，利用晶体管的衬底偏置效应，通过调制器件体区内的电荷，使器件的阈值电压发生变化以达到存储信息的目的，本发明的动态随机存储器单元采用FinFET结构，提高了读取和写入效率，其通过检测阈值电压来实现读操作，原理简单，能够获得较快的速度，该结构在形成阵列时，各个单元之间相对独立，可以按各种方向排列，增大了设计的自由性，该单元使用热电子注入向体区内部注入电荷，以实现写“1”操作，通过使源/衬或漏衬结正向偏置将存储电荷泄放掉，以实现写“0”操作。由于FinFET工作电流大，因此可以得到较高的写速度。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种FINFET动态随机存储器单元的制备方法，其包括如下步骤：

S1：提供衬底；

S2：在所述衬底上形成体区；

S3：在所述体区上形成隔离层；

S4：光刻，刻蚀所述隔离层直至所述体区暴露；

S5：在步骤S4暴露的体区上形成外延层，在所述外延层上形成源极、漏极和鳍；

S6：在所述鳍上形成栅介质层，在所述栅介质层上形成栅极；

S7：在所述源极上形成源极金属层，在所述漏极上形成漏极金属层。

本发明的制备方法工艺简单并且与传统的CMOS工艺兼容，其形成的动态随机存储器单元在读取的过程中，不会破坏存储在体区内的电荷，提高了最大刷新时间。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术中1T DRAM单元的结构示意图；

图2是本发明FINFET动态随机存储器单元的一种优选实施方式的结构示意图；

图3-图12是图2中所示本发明FINFET动态随机存储器单元的工艺步骤示意图。

附图标记：

1衬底；2埋层；3体区；4隔离层；5光刻胶；6外延层；7钝化层；8源极；9漏极；10鳍；11栅介质层；12栅极；13源极金属层；14衬底电极。

具体实施方式