[发明专利]一种抗辐照多栅器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗辐照多栅器件及其制备方法，属于集成电路辐射效应技术领域。本发明多栅器件包括衬底、源区、漏区和场区隔离介质层，源区和漏区之间通过鳍型结构连接，鳍型结构和场区隔离介质层上覆盖有栅介质层，栅介质层上覆盖有栅电极，源区和/或漏区中还设有被源区和/或漏区分别包裹的绝缘介质夹层。本发明可以提高器件抗单粒子辐照的能力，具有优越的抗辐照性能。

技术领域

本发明涉及集成电路辐射效应技术领域，具体涉及一种抗辐照多栅器件及其制备方法。

背景技术

半导体集成电路（integrated circuit，IC）技术经过几十年的发展，电路规模越来越大，器件尺寸越来越小，集成度越来越高。在纳米尺度下，传统平面型器件短沟效应越来越严重，难以满足集成电路技术发展的需要。多栅器件作为平面器件的替代者之一，受到了越来越多的重视。如鳍型场效应晶体管（FinFET），已经在Intel 22mn、14nm、10nm技术节点下得到应用。虽然多栅器件具有良好的抑制短沟效应的能力，但在空间环境下，多栅器件的性能仍然受到辐射效应的影响。

单粒子辐照对多栅器件的影响十分严峻。例如，在处于关断状态的n型多栅器件中（栅、源极接低电位，漏极接高电位），正常情况下各器件端口不应存在大电流，但是，当一定能量的单粒子入射后，器件的各个端口可能出现较大幅度的瞬态脉冲电流，瞬态电流或电压脉冲可以在电路中传播，导致电路状态发生错误翻转，或错误信号被锁存。另一方面，当入射离子能量较高时，在衬底Si材料中产生的电离电荷也会被输运至漏极等各个端口，显著增加了电荷收集总量。

可见，现有技术中的多栅器件仍然会受到辐射效应的影响，抗辐照性能有待加强。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种抗单粒子辐照的多栅器件及其制备方法，该多栅器件能够减小单粒子辐照引起的瞬态脉冲，从而减少脉冲收集电荷总量，具有良好的抗辐照性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种抗辐照多栅器件，包括衬底以及位于衬底上的源区、漏区和场区隔离介质层，所述源区和漏区之间通过鳍型结构连接，鳍型结构和场区隔离介质层上覆盖有栅介质层，栅介质层上覆盖有栅电极；所述源区和/或漏区中还设有被源区和/或漏区分别包裹的绝缘介质夹层。

可选的，所述源区或漏区的绝缘介质夹层为单一的一个或彼此分离的多个。

可选的，所述鳍型结构的与电流方向相垂直的截面呈Π型或Ω型。

此外，本发明还提供一种用于制备上述抗辐照多栅器件的制备方法，其包括以下步骤：

1）准备衬底；

2）在衬底上淀积介质材料作为硬掩膜层；

3）光刻、刻蚀硬掩膜层上与被源区和漏区包裹的绝缘介质夹层相对应的图形；

4）去除光刻胶，以硬掩膜层为掩蔽层，刻蚀衬底材料形成凹槽；

5）通过热氧化工艺在凹槽内生长介质材料，直至凹槽最终被填充并闭合；

6）使用氢氟酸回漂介质材料，使凹槽中的介质材料平面略低于衬底平面；

7）去除硬掩膜层，随后淀积多晶硅，将凹槽填满；

8）平坦化多晶硅，去除衬底表面多余多晶硅；

9）再次在衬底上淀积介质材料作为硬掩膜层；

10）光刻、刻蚀硬掩膜层上除有源区图形以外的区域，所述有源区包括源区、漏区和鳍型结构的投影区域；

11）去除光刻胶，以硬掩膜层为掩蔽层，刻蚀衬底材料形成有源区，然后去除硬掩膜层；

12）淀积厚氧化层；