[发明专利]一种具有微浮结构的半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有微浮结构的半导体器件，属于半导体技术领域。

背景技术

随着集成电路的快速发展，半导体器件由于导电性介于良导电体与绝缘体之间，利用此特殊电特性能够完成特定功能，从而得到了广泛的应用，在硅晶体管中，尤其是MOSFET（金氧半场效晶体管）中，当漏极有强电场时，会产生热载流子效应，热载流子效应将导致器件体电位变化而引起器件性能的改变，可以采取的最简易的办法就是把晶体管的衬底和MOSFET的源极短路连接，将衬底电位钳制在零点电位，随着集成电路制造工艺的不断发展进步，绝缘层上硅（SOI）技术开始被广泛的应用，由于SOI 晶圆的衬底是绝缘体，衬底电位就没有办法向传统体硅技术那样通过与源极短路来实现电势钳制，薄膜晶体管技术也遇到同样的问题，薄膜晶体管通常制备在绝缘衬底上，而有源层通常是多晶或者非晶材料，当器件的漏极与沟道交界处存在很高的电场时，会在此产生大量的电子空穴对，若未能及时通过漏极转移走的载流子将向沟道内扩散并使体电位改变，影响器件的正常工作（通常称为body effect）。

另外，在薄膜晶体管的实际工作过程中，由于热载流子效应引起的部分载流子未能及时转移离开沟道，也可引起器件电学性能的衰退，为了减少热载流子的产生，可以通过减小漏端电场来解决，常用的办法是在重掺杂的漏区和未掺杂的沟道之间增加一个轻掺杂漏区(lightly-doped drain, LDD)结构，但是，此方法虽然可以有效减小漏端电场，但是制造工艺复杂，同时会引入一个很大的寄生电阻，从而影响器件的开态电流的大小。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的具有微浮结构的半导体器件，在器件栅电极的绝缘层中增加悬浮的悬体，改变器件结构，热载流子经过遂穿效应透过沟道和悬体之间的绝缘层并存储在悬体内，悬体成为带电体，能够减弱器件漏极的电场强度，进一步减少热载流子的产生，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种具有微浮结构的半导体器件，包括绝缘衬底、半导体沟道区、栅电极、源区和漏区，所述半导体沟道区设置在源区和漏区之间，所述栅电极和半导体沟道区之间为栅绝缘层，其特征在于：所述栅绝缘层中设有一个或一个以上孤立的微悬浮体。

前述的一种具有微浮结构的半导体器件，其特征在于，所述栅电极为顶栅电极，所述顶栅电极和半导体沟道区之间为顶栅绝缘层，所述顶栅绝缘层中设有一个或一个以上孤立的微悬浮体，所述半导体沟道区设置于绝缘衬底上。

前述的一种具有微浮结构的半导体器件，其特征在于，所述栅电极为底栅电极，所述底栅电极和半导体沟道区之间为底栅绝缘层，所述底栅绝缘层中设有一个或一个以上孤立的微悬浮体，所述底栅电极设置于绝缘衬底上。

前述的一种具有微浮结构的半导体器件，其特征在于，所述栅电极为双栅电极，包括顶栅电极和底栅电极，所述顶栅电极和半导体沟道区之间为顶栅绝缘层，所述底栅电极和半导体沟道区之间为底栅绝缘层，所述顶栅绝缘层和底栅绝缘层任一栅绝缘层中设有一个或一个以上孤立的微悬浮体，所述底栅电极设置于绝缘衬底上。

前述的一种具有微浮结构的半导体器件，其特征在于：所述半导体沟道区是单晶、非晶、多晶材料或者单晶、非晶、多晶材料组成的多层结构。 

前述的一种具有微浮结构的半导体器件，其特征在于：所述半导体沟道区为硅、锗、硅锗复合材料或者硅、锗、硅锗复合材料组成的多层结构。

前述的一种具有微浮结构的半导体器件，其特征在于：所述半导体沟道区为ZnO、IGZO、IZO材料或ZnO、IGZO、IZO材料组成的多层结构。

前述的一种具有微浮结构的半导体器件，其特征在于：所述栅绝缘层为二氧化硅、氮化硅、氧化铝、二氧化铪、高介电常数的绝缘体或其组合。

前述的一种具有微浮结构的半导体器件，其特征在于，所述微悬浮体为半导体、金属、金属硅化物或半导体、金属、金属硅化物组成的多层结构。

本发明的有益效果是：本发明的具有微浮结构的半导体器件，在器件栅电极的栅绝缘层中增加悬浮的微悬浮体，改变器件结构，热载流子经过遂穿效应透过沟道和悬体之间的栅绝缘层并存储在悬体内，悬体成为带电体，能够减弱器件漏极的电场强度，进一步减少热载流子的产生，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的具有微浮结构的半导体器件的实施例一结构示意图。

图2是本发明的微悬浮体的工作原理图。

图3是传统半导体器件中电场分布示意图。

图4是本发明实施例一的绝缘衬底形成图。