專利名稱：一種存儲器單元的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制備領(lǐng)域，尤其涉及一種制備可提高浮體動態(tài)隨機存儲器寫入速度的方法。
背景技術(shù)：
嵌入式動態(tài)存儲技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)使得大容量DRAM在目前的系統(tǒng)級芯片(SOC)中非常普遍。大容量嵌入式動態(tài)存儲器(eDRAM)給SOC帶來了諸如改善帶寬和降低功耗等只能通過采用嵌入技術(shù)來實現(xiàn)的各種好處。傳統(tǒng)嵌入式動態(tài)存儲器的每個存儲單元除了晶體管之外，還需要一個深溝槽電容器結(jié)構(gòu)，電容器的深溝槽使得存儲單元的高度比其寬度大很多，造成制造工藝?yán)щy。其制作工藝與CMOS超大規(guī)模集成電路工藝非常不兼容，限制了它在嵌入式系統(tǒng)芯片(SOC)中的應(yīng)用。浮體效應(yīng)存儲單元(Floating Body Cell, FBC)是一種有希望替代eDRAM的動態(tài)存儲器。FBC是利用浮體效應(yīng)(Floating Body Effect，F(xiàn)BE)的動態(tài)隨機存儲器單元。其原理是利用絕緣體上硅(Silicon On hsulator，即SOI)器件中埋氧層(Box)的隔離作用所帶來的浮體效應(yīng)，將被隔離的浮體(Floating Body)作為存儲節(jié)點，來實現(xiàn)寫“ 1”和寫“0”。 以常見的NMOS為例，在柵極(G)和漏極(D)端加正偏壓，器件導(dǎo)通，由于橫向電場作用，電子在漏極附近與硅原子碰撞電離，產(chǎn)生電子空穴對，一部分空穴被縱向電場掃入襯底，形成襯底電流。由于有氧埋層的存在，襯底電流無法釋放，使得空穴在浮體積聚。定義為第一種存儲狀態(tài)，可定義為寫“1”。寫“0”的情況時，在柵極上施加正偏壓，在漏極上施加負(fù)偏壓， 通過PN結(jié)正向偏置，空穴從浮體發(fā)射出去，定義為第二種存儲狀態(tài)。由于襯底電荷的積聚， 會改變器件的閾值電壓(Vt)，可以通過電流的大小感知這兩種狀態(tài)造成閾值電壓的差異， 即實現(xiàn)讀操作。由于浮體效應(yīng)存儲單元去掉了傳統(tǒng)DRAM中的電容器，使得其工藝流程完全與CMOS工藝兼容，同時可以構(gòu)成密度更高的存儲器，因此有希望替代現(xiàn)有的傳統(tǒng)eDRAM應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)芯片中。浮體效應(yīng)存儲單元在寫“1”時，即載流子在襯底積聚的過程中，寫“1”的速度是由襯底電流的大小決定的。提高浮體效應(yīng)存儲單元的襯底電流，就可以提高浮體效應(yīng)存儲單元的寫入速度，從而提高浮體效應(yīng)存儲單元的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，提供一種存儲器單元的制備方法，以實現(xiàn)提高浮體效應(yīng)存儲單元的襯底電流，并提高浮體效應(yīng)存儲單元的寫入速度。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種存儲器單元的制備方法，包括對儲存器單元進行環(huán)狀注入工藝，所述環(huán)狀注入工藝包括正向注入和反向注入，其中反向注入離子的最外層得失電荷數(shù)與正向注入離子相反，所述離子注入器件溝道中。在上述提供的方法中，其中正向注入的離子為第五族元素，其反向注入的離子為第三族元素。其中，第五族元素為砷，第三族元素為硼。
在上述提供的方法中，其中所述正向注入的離子為第三族元素，其反向注入的離子為第五族元素。其中，第三族元素為硼，第五族元素為砷。在上述提供的方法中，其中所述環(huán)狀注入分成兩次或兩次以上步驟完成。在上述提供的方法中，將垂直于器件的硅片表面方面定義為y方向，其中所述各分步進行離子注入的方向與y方向所成角度相同。在上述提供的方法中，將平行于器件的硅片表面方向定義為X方向，其中所述各分步進行離子注入的方向在硅片表面的投影與X方向成角度不相同。本發(fā)明提供的制備存儲器單元的方法，通過在浮體效應(yīng)存儲單元制備過程中環(huán)狀注入工藝中，增加采用反向注入的方法，在保持總注入劑量不變的情況下，在漏端增強載流子與雜質(zhì)散射中心之間的碰撞電離率，從而提高了浮體效應(yīng)存儲單元的襯底電流，提高了浮體效應(yīng)存儲單元的寫入速度。


圖1是本發(fā)明提供的進行環(huán)狀注入工藝的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種存儲器單元的制備方法，包括對儲存器單元進行環(huán)狀注入工藝， 其中所述環(huán)狀注入工藝包括正向注入和反向注入，其中正向注入的離子為與源漏反型離子，反向注入的離子為與源漏同型離子，所述離子注入器件溝道中。在通常工藝中，為了抑制器件的短溝道效應(yīng)(Short Channel Effect)，會采取環(huán)狀注入將與源漏反型的離子注入到器件溝道之中。如圖1所示，以NMOS器件為例，將中圖中器件溝道方向定義為χ方向，圖中硅片表面的垂直方向定義為y方向。當(dāng)源漏摻雜為例如砷等第五族元素時，環(huán)狀注入將會采用例如硼等第三族元素。通常，環(huán)狀注入會采用多次注入完成，且每次注入的劑量相等。注入方向與y方向所成角度也相等，注入方向在硅片表面的投影與X方向成不同角度進行注入。比如將NMOS 器件的環(huán)狀注入分成四次注入完成，注入方向在硅片表面的投影與χ方向所成角度分別為 45°、135°、225°、315°。其中注入角度為45°、315°方向的環(huán)狀注入為漏端傾斜的環(huán)狀注入，注入角度為135°、225°方向的環(huán)狀注入為源端傾斜的環(huán)狀注入。環(huán)狀注入的硼元素在器件溝道中的位置如圖中3所指區(qū)域，其位置通常位于淺結(jié)(LDD)之前且更靠近溝道。 在圖中3所指位置碰撞產(chǎn)生而使得空穴密度增大，襯底電流也增加。經(jīng)過環(huán)狀注入，限制了源漏區(qū)域的冶金結(jié)的空間電荷區(qū)向溝道內(nèi)的擴散，因此抑制了器件的短溝道效應(yīng)。環(huán)狀注入的劑量和能量會影響到器件的閾值電壓(Vt)和開啟電流(Ion)等重要特性。本發(fā)明中在對浮體效應(yīng)存儲單元進行環(huán)狀注入時，在漏端傾斜的環(huán)狀注入工藝中，除了進行通常的元素注入，還會進行反向的元素注入。以NMOS構(gòu)成的浮體效應(yīng)存儲單元為例，在漏端傾斜的環(huán)狀注入工藝中(即注入方向在硅片表面的投影與χ方向成45°和315°的兩次注入工藝)，除了進行如硼等第三族元素的注入外，也會進行一定劑量的如砷等第五族元素的反向注入。在進行如硼等第三族元素注入時，注入劑量會有所增加，增加的注入劑量，正好與反向注入的如砷等第五族元素的
4注入劑量相匹配，從而保證了總的第三族元素的注入劑量不變。調(diào)節(jié)如砷等第五族元素的注入能量，使得如砷等第五族元素注入的位置與如硼等第三族元素的位置一致。由于總的第三族元素的注入劑量和位置保持不變，因此，由NMOS構(gòu)成的浮體效應(yīng)存儲單元的閾值電壓和開啟電流等重要電學(xué)特性得以保持。此外，由于有反向注入第五族元素的存在，器件溝道中的漏端的雜質(zhì)散射中心增加，增加了載流子與雜質(zhì)散射中心在漏端的碰撞幾率，在雜質(zhì)散射中心濃度適當(dāng)增加的前提下，碰撞產(chǎn)生的電子空穴對密度增加，空穴被縱向電場掃入襯底形成襯底電流，由于空穴的密度增加，從而襯底電流增加，提高了浮體效應(yīng)存儲單元的寫入速度。整個過程如圖1所示，其中1為正向注入元素離子，2為反向注入元素離子。下面通過實施例來進一步說明本發(fā)明，以便更好理解本發(fā)明創(chuàng)造的內(nèi)容，但是下述實施例并不限制本發(fā)明的保護范圍。在65納米的SOI工藝中，對由NMOS構(gòu)成的浮體效應(yīng)存儲單元進行環(huán)狀注入工藝。其環(huán)狀注入劑量為硼元素1.2X1013/Cm2，注入能量為llKeV。采用反向注入，采取硼注入劑量1.3Χ1013Α:πι2，同時采用砷注入劑量為lX1012/cm2進行反向注入，砷注入能量采用30KeV。總的第三族元素注入劑量仍然為1.2X1013/Cm2，硼和砷的注入深度相同，器件的閾值電壓和開啟電流等重要電學(xué)特性保持不變，同時雜質(zhì)散射中心的濃度，由原來的 1.2X1013/Cm2變?yōu)楦倪M后的1.4X1013/Cm2，襯底電流得到增大，提高了浮體效應(yīng)動態(tài)隨機存儲器的寫入速度。本發(fā)明提供的方法中通常使用的元素注入劑量有所增加，增加的劑量與反向注入元素的劑量相匹配，從而保證了器件閾值電壓和開啟電流等重要電學(xué)特性保持不變。增加的反向注入，造成漏端雜質(zhì)散射中心的增加，從而提高了由載流子碰撞而產(chǎn)生的空穴的密度，由此提高了襯底電流，提高了浮體效應(yīng)存儲單元的寫入速度。以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種存儲器單元的制備方法，包括對儲存器單元進行環(huán)狀注入工藝，其特征在于，所述環(huán)狀注入工藝包括正向注入和反向注入，其中反向注入離子的最外層得失電荷數(shù)與正向注入離子相反，所述離子注入器件溝道中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述正向注入的離子為第五族元素， 其反向注入的離子為第三族元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述第五族元素為砷，第三族元素為硼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述正向注入的離子為第三族元素， 其反向注入的離子為第五族元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述第三族元素為硼，第五族元素為砷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述環(huán)狀注入分成兩次或兩次以上步驟完成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，將垂直于器件的硅片表面方面定義為y方向，所述各分步進行離子注入的方向與y方向所成角度相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，將平行于器件的硅片表面方向定義為χ方向，所述各分步進行離子注入的方向在硅片表面的投影與χ方向成角度不相同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種存儲器單元的制備方法，包括對儲存器單元進行環(huán)狀注入工藝，所述環(huán)狀注入工藝包括正向注入和反向注入，其中反向注入離子的最外層得失電荷數(shù)與正向注入離子相反，所述離子注入器件溝道中。本發(fā)明提供的制備存儲器單元的方法，通過在浮體效應(yīng)存儲單元制備過程中環(huán)狀注入工藝中，增加采用反向注入的方法，在保持總注入劑量不變的情況下，在漏端增強載流子與雜質(zhì)散射中心之間的碰撞電離率，從而提高了浮體效應(yīng)存儲單元的襯底電流，提高了浮體效應(yīng)存儲單元的寫入速度。
文檔編號H01L21/8242GK102446720SQ201110349900
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者俞柳江 申請人:上海華力微電子有限公司