[发明专利]SOI技术中的NVM装置以及制造相应装置的方法

权利要求书

1.一种半导体装置，包括：

衬底结构，包括形成于基础衬底上方的主动半导体材料以及形成于该主动半导体材料与该基础衬底之间的埋置绝缘材料；

铁电栅极结构，设于该衬底结构的主动区中的该主动半导体材料上方，该铁电栅极结构包括栅极电极及铁电材料层；

接触区，形成于该铁电栅极结构下方的该基础衬底中；以及

接触结构，接触该接触区，该接触结构延伸穿过邻近该铁电栅极结构的该埋置绝缘材料。

2.如权利要求1所述的半导体装置，其中，该接触区为形成于该基础衬底中的阱区。

3.如权利要求2所述的半导体装置，其中，该阱区为N阱，该基础衬底具有横向包围该N阱的至少一个P阱区。

4.如权利要求1所述的半导体装置，其中，该接触结构在该主动区的外部的位置延伸穿过该埋置绝缘材料。

5.如权利要求1所述的半导体装置，其中，该主动区由隔离结构横向包围。

6.如权利要求1所述的半导体装置，其中，该铁电材料层由铁电高k材料形成。

7.如权利要求6所述的半导体装置，其中，该铁电高k材料包括氧化铪材料。

8.如权利要求6所述的半导体装置，其中，该铁电高k材料为Si:HfO2。

9.一种制造半导体装置的方法，该方法包括：

在衬底结构的主动区上方形成包括栅极电极及铁电材料层的铁电栅极结构，该衬底结构包括形成于基础衬底上方的主动半导体材料以及形成于该主动半导体材料与该基础衬底之间的埋置绝缘材料；

在该铁电栅极结构下方的该基础衬底中形成接触区；以及

暴露该主动区中该基础衬底的一部分；

其中，暴露该基础衬底的该部分包括移除该主动区中该主动半导体材料以及该埋置绝缘材料的一部分，以暴露该基础衬底的该部分，该基础衬底的该部分与该接触区电性耦接。

10.如权利要求9所述的方法，其中，形成该铁电栅极结构包括形成该铁电材料层并在该铁电材料层上方形成该栅极电极。

11.如权利要求10所述的方法，其中，形成该铁电材料层包括在该主动区上方沉积氧化铪材料层，并将硅(Si)、锆(Zr)、镧(La)、铝(Al)及钆(Gd)的至少其中之一注入该氧化铪材料层中。

12.如权利要求10所述的方法，其中，形成该铁电材料层包括在该主动区上方通过原子层沉积(ALD)制程及物理气相沉积(PVD)的其中之一沉积经硅(Si)、锆(Zr)、铝(Al)、钇(Y)、镧(La)及钆(Gd)的至少其中之一掺杂的氧化铪材料层，并在形成该栅极电极之前在该沉积的氧化铪材料层上形成氮化钛(TiN)层。

13.如权利要求12所述的方法，还包括在形成该氮化钛层以后的退火步骤，该退火步骤包括施加在约300至1200℃的范围的温度。

14.如权利要求9所述的方法，其中，在该衬底结构中形成隔离结构，该隔离结构延伸穿过该主动半导体材料并横向包围该主动区。

15.如权利要求9所述的方法，还包括在该基础衬底的该部分上方形成接触结构。

16.如权利要求9所述的方法，其中，形成该接触区包括将掺杂物注入该主动区中的该基础衬底中，其中，在该铁电栅极结构下方的该基础衬底中形成阱区。