[发明专利]一种双鳍型沟道双栅多功能场效应晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超大规模集成电路(ULSI)中的金属氧化物半导体场效应晶体管(MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor—MOSFET)技术领域，具体涉及一种双鳍型沟道双栅多功能场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

随着超大规模集成电路的广泛应用和高速发展，基于MOSFET，系统芯片(System OnChip—SOC)技术越来越引起人们的极大的兴趣。系统芯片就是将整个系统集成在一个或尽量少的几个集成电路芯片上，每个芯片由原来的单一功能、变成现在可以集成两种或多种的功能。SOC技术可以克服多芯片的板级集成出现的各种问题(如芯片之间的延时、印刷电路板的可靠性)，在提高系统性能、降低功耗、易于组装方面具有突出优势。

SOC技术的发展需要同时集成多种不同功能的器件单元或者模块在同一个芯片上，譬如一种适于高性能应用的SOC技术可能需要集成：基于SOI衬底的高性能MOSFET逻辑器件、以及基于体硅衬底MOSFET结构的快闪存储器(Flash Memory，可简称闪存)和DRAM(动态随机访问存储器)，分别如图1(a)、(b)和(c)所示。但是，由于这三种器件结构的差别较大，在同一芯片上实现这些器件需要增加较多的制备工艺，将导致成品率变差、成本增加。同时，版图面积相对于各独立芯片上的版图面积之和，并没有优势。因此现有的SOC技术虽然提高了系统性能，却没有增加集成密度、增加了单位芯片面积的成本。

针对这一点，基于MOSFET，从器件结构及其制备方法出发，人们提出了适于SOC应用的多功能器件(multi-functional device)的概念，采用新型结构的器件，在同一个器件上实现多种功能。如文献1(C.Oh，S.Kim，N.Kim，et al.，“A Novel Multi-FunctionalSilicon-On-ONO(SOONO)MOSFETs for SoC applications：Electrical Characterization forHigh Performance Transistor and Embeded Memory Applications”，in Proc.of VLSI Dig.Tech.，p.16，2006)所示，基于MOSFET，提出了可以实现逻辑器件、闪存、DRAM三种器件功能的多功能场效应晶体管，如图2所示。由于这种多功能场效应晶体管可以同时具备逻辑器件和闪存两种器件功能、或以无电容MOSFET结构实现DRAM器件功能，因此可以提高将近一倍的集成密度，可以显著减小单位芯片面积的成本。这种多功能器件在SOC技术应用中有着广阔的前景。

文献1所示的一种SOONO结构MOSFET多功能器件，相当于一种平面双栅器件。可以具备如下三种功能。(1)高性能MOSFET逻辑器件的功能，由源、漏、沟道、栅氧和前栅(FG)构成器件，工作电压1.0V～1.2V(伏特)，背栅(BG)当作衬底电极为0V。(2)快闪存储器的功能，由源、漏、沟道、背栅和背栅ONO堆栈结构(包括隧穿氧化层、氮化硅陷阱层、阻挡氧化层)构成器件，前栅当作衬底电极为0V；源0V，漏3V，背栅6V，以沟道热电子注入编程；漏3V，背栅-4V，以带带隧穿热空穴注入实现擦除；源加小电压，漏0V，反向读取。(3)DRAM的功能，由源、漏、沟道、栅氧和前栅构成器件，背栅加负电压；前栅1V、漏加较高电压2V，热电子在沟道的漏端发生碰撞离化，产生的空穴在沟道背面积累，存储”1”；前栅1V，漏加负偏压，空穴被扫入漏，存储”0”；读取时，漏0.2V。这种无电容式DRAM，相比于常规1T1C(一个场效应晶体管加上一个电容)的DRAM，结构简单、等比例缩小能力强、与MOSFET工艺完全兼容。