[发明专利]提高浮体效应存储单元写入速度的方法及存储单元

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其是一种能够提高浮体效应存储单元写入速度的制造方法及该浮体效应存储单元，进而能够提高具有该浮体效应存储单元的动态随机存取存储器的写入速度。

背景技术

嵌入式动态存储技术的发展已经使得大容量的动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，即DRAM)在目前的系统级芯片(System ona Chip，即SoC)中非常普遍。大容量嵌入式动态随机存取存储器给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。传统嵌入式动态随机存取存储器(embbeded Dynamic Random Access Memory，即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。其制作工艺与CMOS超大规模集成电路工艺非常不兼容，限制了它在嵌入式系统芯片(SoC)中的应用。

浮体效应存储单元(Floating Body Cell，即FBC)是一种有希望替代eDRAM的动态随机存取存储器。FBC是利用浮体效应(Floating Body Effect，即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，即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1A～1B是FBC的工作原理示意图。在图1A中以NMOS为例，在栅极(G)和漏极(D)端加正偏压，器件导通，由于横向电场作用，电子在漏极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，形成衬底电流，由于有氧埋层的存在，衬底电流无法释放，使得空穴在浮体积聚，定义为第一种存储状态，可定义为写“1”。写“0”的情况如图1B所示，在栅极上施加正偏压，在漏极上施加负偏压，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。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，载流子一边在衬底积聚，一边会从源极慢慢的泄漏，发明人认为，浮体效应存储单元的写入(“1”)的速度还有待提高。

发明内容

本发明的目的是提高浮体效应存储单元的写入速度。

本发明首先提出一种能够提高浮体效应存储单元的写入速度的制作方法，包括以下步骤：

步骤一：提供底层硅，所述底层硅上形成有埋氧层，所述埋氧层上形成有衬底，所述衬底上依次形成有栅氧化层以及栅极，所述栅极下方的衬底中形成沟道，所述栅极与栅氧化层表面以及衬底表面沉积有侧墙材料；在栅极的靠近源极位置一侧的侧墙材料上形成掩膜层，并且栅极的靠近漏极位置一侧的侧墙材料被暴露；对暴露的侧墙材料进行部分厚度的刻蚀；

步骤二：去除掩膜层，对侧墙材料进行再次刻蚀，在栅极与栅氧化层两侧形成侧墙，且靠近源极位置的侧墙的宽度大于靠近漏极位置的侧墙的宽度；

步骤三：以所述侧墙为掩模，进行重掺杂以及退火工艺，在栅极两侧的衬底中形成源极以及漏极。

本发明其次提出一种浮体效应存储单元，包括底层硅，形成在底层硅上的埋氧层，形成在埋氧层上的衬底，依次形成在衬底上的栅氧化层以及栅极，形成在栅极与栅氧化层两侧的侧墙，形成在栅极两侧的衬底中的源极与漏极，位于栅极下方衬底中的沟道，并且，靠近源极位置的侧墙的宽度大于靠近漏极位置的侧墙的宽度，所述源极与沟道之间的距离大于漏极与沟道之间的距离。

本发明再次还提出一种浮体效应存储单元的中间半导体器件，包括底层硅，形成在底层硅上的埋氧层，形成在埋氧层上的衬底，依次形成在衬底上的栅氧化层以及栅极，沉积在栅极与栅氧化层表面以及衬底表面的侧墙材料，其中：所述栅极的靠近源极位置一侧的侧墙材料上形成有掩膜层，所述栅极的靠近漏极位置一侧的侧墙材料被暴露，且被暴露的侧墙材料的部分厚度被刻蚀去除。