半导体器件及其制备方法与流程

专利2026-01-26  5


本发明涉及半导体,具体涉及一种半导体器件及其制备方法。


背景技术:

1、随着半导体技术的发展,特别是当工艺进入深亚微米级别后,晶体管的尺寸不断缩小,导致短沟道效应(short channel effects,sces)变得更加显著,这包括阈值电压的降低和亚阈值摆幅的增加等问题。这些问题限制了器件的性能提升,并增加了功耗。

2、为了解决这些问题,多阈值技术应运而生。多阈值技术通过在同一半导体器件内形成具有不同阈值电压的晶体管,根据电路的功能需求选择合适的阈值电压,从而优化性能和功耗。现有技术中具有多阈值电压的半导体器件,其制备通常涉及复杂工艺步骤,不仅使得半导体器件的结构变得复杂,还增加了制造成本。


技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的缺点,本发明提供一种半导体器件及其制造方法,以改善多阈值电压的半导体器件结构复杂、制造成本高的问题。

2、为实现上述目的及其它相关目的,本发明提供一种半导体器件,所述半导体器件包括:衬底、栅极结构、漏区、第一源区、第二源区和隔离结构,所述栅极结构设置在所述衬底上;所述漏区设置在所述栅极结构一侧的所述衬底内;所述第一源区设置在所述栅极结构另一侧的所述衬底内;所述第二源区设置在所述栅极结构另一侧的所述衬底内,所述隔离结构设置在所述第一源区与所述第二源区之间,以将所述第一源区与所述第二源区绝缘隔离;其中,所述第一源区和所述第二源区的掺杂离子类型相同,所述第二源区的离子掺杂浓度大于所述第一源区的离子掺杂浓度。

3、在本发明一示例中,所述第一源区和所述第二源区的掺杂离子选自p型掺杂离子或者n型掺杂离子,且所述第一源区和所述第二源区的掺杂离子类型与所述衬底的掺杂离子类型相反。

4、在本发明一示例中,所述第一源区对应的阈值电压为第一阈值电压,所述第二源区对应的阈值电压为第二阈值电压,所述第二阈值电压大于所述第一阈值电压;当栅极电压大于第一阈值电压,小于所述第二阈值电压时,所述第一源区与所述漏区之间导通,所述第二源区与所述漏区之间电流截止;当所述栅极电压大于第二阈值电压时,所述第一源区和所述漏区之间导通,所述第二源区与所述漏区之间导通。

5、在本发明一示例中,所述栅极结构包括栅介质层、栅极和侧墙,所述栅介质层设置在所述半导体衬底上,所述栅极设置在所述栅介质层上;所述侧墙设置在所述栅极两侧。

6、在本发明一示例中,所述第一源区和所述第二源区朝向所述漏区的一侧设有第一轻掺杂漏区,所述漏区朝向所述第一源区和所述第二源区的一侧设有第二轻掺杂漏区,所述第一轻掺杂漏区和所述第二轻掺杂漏区延伸至所述侧墙底部。

7、本发明还提供一种半导体器件的制备方法,至少包括以下步骤:

8、提供衬底;

9、在所述衬底上形成栅极结构;

10、在所述栅极结构一侧的所述衬底内形成漏区;

11、在所述栅极结构另一侧的所述衬底内形成第一源区和第二源区;

12、所述第一源区和所述第二源区之间通过隔离结构绝缘隔离,其中,所述第一源区和所述第二源区的掺杂离子类型相同,所述第二源区的离子掺杂浓度大于所述第一源区的离子掺杂浓度。

13、在本发明一示例中,在所述衬底上形成栅极结构之前,还包括:在所述衬底内形成隔离结构的过程,所述形成隔离结构过程包括:

14、在所述衬底内部形成第一沟槽和第二沟槽;

15、在所述第一沟槽和所述第二沟槽内填充绝缘材料,形成第一隔离结构和第二隔离结构,其中,所述第一隔离结构隔离所述衬底的有源区,所述第二隔离结构隔离所述第一源区和所述第二源区;

16、在本发明一示例中,在所述衬底内部形成第一沟槽和第二沟槽,包括:

17、在所述衬底上形成垫氧化层;

18、在所述垫氧化层上形成垫氮化层;

19、在所述垫氮化层上形成第一图形化光阻层,所述第一图形化光阻层暴露出部分所述垫氮化层;

20、以所述第一图形化光阻层为掩膜,向所述衬底的方向进行刻蚀,在所述衬底内形成第一沟槽和第二沟槽。

21、在本发明一示例中,在所述衬底上形成栅极结构,包括:

22、在所述衬底上形成栅介质层;

23、在所述栅介质层上形成栅极;

24、在所述栅极两侧形成侧墙。

25、在本发明一示例中,在形成所述栅极之后,还包括:在所述栅极两侧的衬底内分别形成第一轻掺杂漏区和第二轻掺杂漏区的过程。

26、在本发明一示例中,所述第一源区和所述第二源区的制备方法包括:

27、在所述衬底上形成第二图形化光阻层,所述第二图形化光阻层暴露所述第二隔离结构一侧的部分所述衬底;

28、以所述第二图形化光阻层为掩膜,对所述衬底进行离子注入,形成第一源区;

29、去除所述第二图形化光阻层,在所述衬底上形成第三图形化光阻层,所述第三图形化光阻层暴露所述第二隔离结构另一侧的部分所述衬底;

30、以所述第三图形化光阻层为掩膜,对所述衬底进行离子注入,形成第二源区。

31、本发明半导体器件在栅极同一侧的衬底内设置不同掺杂浓度的掺杂区,并利用隔离结构将不同掺杂浓度的掺杂区分隔开,从而形成对应不同阈值电压的源区,多个对应不同阈值电压的源区共用一个栅极结构和漏区,通过调整栅极电压可以调整半导体器件的导通区域,从而实现半导体器件的多功能性。

32、本发明在制备半导体器件过程中,利用隔离结构将源区分隔成多个区域,通过在不同区域掺杂不同浓度的同类型离子,形成具有不同阈值电压的源区,从而实现多阈值电压的半导体器件。该制备方法省去了传统工艺中的多层沉积、刻蚀等工艺,大大降低了生产成本。



技术特征:

1.一种半导体器件,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述第一源区和所述第二源区的掺杂离子选自p型掺杂离子或者n型掺杂离子,且所述第一源区和所述第二源区的掺杂离子类型与所述衬底的掺杂离子类型相反。

3.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述第一源区对应的阈值电压为第一阈值电压,所述第二源区对应的阈值电压为第二阈值电压,所述第二阈值电压大于所述第一阈值电压;当栅极电压大于所述第一阈值电压,小于所述第二阈值电压时,所述第一源区与所述漏区之间导通,所述第二源区与所述漏区之间电流截止;当所述栅极电压大于所述第二阈值电压时,所述第一源区与所述漏区之间导通,所述第二源区与所述漏区之间导通。

4.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述栅极结构包括栅介质层、栅极和侧墙,所述栅介质层设置在所述半导体衬底上,所述栅极设置在所述栅介质层上;所述侧墙设置在所述栅极两侧。

5.根据权利要求4所述的半导体器件,其特征在于,所述第一源区和所述第二源区朝向所述漏区的一侧设有第一轻掺杂漏区,所述漏区朝向所述第一源区和所述第二源区的一侧设有第二轻掺杂漏区,所述第一轻掺杂区域和所述第二轻掺杂区域延伸至所述侧墙底部。

6.一种半导体器件的制备方法,其特征在于,包括:

7.根据权利要求6所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,在所述衬底上形成栅极结构之前,还包括在所述衬底内形成隔离结构的过程,所述形成隔离结构的过程包括:

8.根据权利要求7所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,在所述衬底上形成第一沟槽和第二沟槽,包括:

9.根据权利要求6所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,在所述衬底上形成栅极结构,包括:

10.根据权利要求9所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,在形成所述栅极之后,还包括:在所述栅极两侧的衬底内分别形成第一轻掺杂漏区和第二轻掺杂漏区的过程。

11.根据权利要求7所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述第一源区和所述第二源区的制备方法包括:


技术总结
本发明提供一种半导体器件及其制备方法,具体涉及半导体技术领域。所述半导体器件包括:衬底、栅极结构、漏区、第一源区、第二源区和隔离结构,所述栅极结构设置在所述衬底上;所述漏区设置在所述栅极结构一侧的所述衬底内;所述第一源区和所述第二源区设置在所述栅极结构另一侧的所述衬底内;所述隔离结构设置在所述第一源区和所述第二源区之间,以将两者绝缘隔离;其中,所述第一源区和所述第二源区的掺杂离子类型相同,所述第二源区的离子掺杂浓度大于所述第一源区的离子掺杂浓度。该半导体器件结构简单,通过对不同源区进行不同浓度的离子掺杂,从而获得不同的阈值电压,实现了半导体器件的多功能性,降低了制造成本。

技术研发人员:汪涛,王鹏鹏,孔凡友,祝强韬,张宏光
受保护的技术使用者:杭州积海半导体有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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