[发明专利]一种无电容型动态随机访问存储器结构及其制备方法

权利要求书

1.一种无电容型动态随机访问存储器结构，该结构由下至上依次包括衬底、空穴阻挡层、沟道、源漏区、栅介质区和栅电极，其特征在于，该结构通过在源漏结区附近采用不同的栅介质材料或者栅介质厚度，增大该区域的栅介质的电学厚度，从而有效降低垂直方向的电场，同时通过在沟道中央区域采用薄的氧化层或者采用高K材料，提高栅控能力并抑制短沟道效应。

2.根据权利要求1所述的无电容型动态随机访问存储器结构，其特征在于，所述衬底为体硅衬底、SOI衬底、GOI衬底或应力硅衬底；所述空穴阻挡层采用绝缘层SiO₂、SiC或SiN，或者采用n型掺杂硅，或者采用空穴势阱材料SiGe或Ge。

3.根据权利要求1所述的无电容型动态随机访问存储器结构，其特征在于，靠近源漏与栅极交叠区部分的第一个栅介质采用低介电常数材料SiO₂或Si₃N₄，或者采用通过控制形成更厚的栅介质材料的方法来实现；而沟道中央区域的栅介质层采用高介电常数材料的一层或者多层结构HfO₂、HfSiON、AlO、SiO/HfO、SiO/HfSiON或SiO/AlO，或者通过控制形成更薄的栅介质来实现。

4.根据权利要求1所述的无电容型动态随机访问存储器结构，其特征在于，所述栅电极采用多晶硅栅电极、金属栅电极、硅化物、氮化物或者多层结构，其中硅化物为CoSi或NiSi，氮化物为TaN、TiN或WN，多层结构为TaN/Poly。

5.一种无电容型动态随机访问存储器结构的制备方法，其特征在于，方法包括：

步骤1：在衬底上形成空穴阻挡层；

步骤2：在形成的空穴阻挡层上采用STI工艺形成单元隔离区；

步骤3：淀积栅绝缘层和掩膜层；

步骤4：曝光定义栅区域，并刻蚀移去栅区域的掩膜层和介质层；

步骤5：对非刻蚀区域的掩膜层进行各向同性的控制刻蚀，完成掩膜层的缩减，形成栅源/漏交叠区；

步骤6：采用氧化或者淀积的方法形成沟道区域的薄介质层，然后淀积栅电极材料，最后采用化学机械抛光的方法完成平坦化，形成栅绝缘层和栅电极；

步骤7：采用刻蚀工艺移去掩膜层暴露出源漏区；

步骤8：采用离子注入的方法注入杂质P或As，完成源漏区的自动准，形成源漏掺杂区；

步骤9：淀积绝缘层材料，并采用CMP方法实现ILD层的平坦化；

步骤10：完成接触空和金属连线。

6.根据权利要求5所述的无电容型动态随机访问存储器结构的制备方法，其特征在于，所述在衬底上形成空穴阻挡层，是在衬底上淀积高势垒材料SiO₂、SiC或SiN而形成，或者是对衬底进行n+掺杂注入形成的n型掺杂硅。

7.根据权利要求5所述的无电容型动态随机访问存储器结构的制备方法，其特征在于，所述在衬底上形成空穴阻挡层之后，进一步包括：进行沟道的掺杂注入以调整器件的阈值电压。

8.根据权利要求5所述的无电容型动态随机访问存储器结构的制备方法，其特征在于，所述步骤2包括：

在形成的空穴阻挡层上采用刻蚀的方法形成单元的隔离区，完成绝缘材料SiO₂的填充，然后采用化学机械抛光完成平坦化。

9.根据权利要求5所述的无电容型动态随机访问存储器结构的制备方法，其特征在于，步骤3中所述淀积的栅绝缘层为SiO₂，淀积的掩膜层为Si₃N₄。

10.根据权利要求5所述的无电容型动态随机访问存储器结构的制备方法，其特征在于，所述步骤10包括：

采用光刻工艺完成接触控的刻蚀，采用淀积工艺完成接触空的金属填充，随后完成金属薄膜的淀积，最后采用光刻刻蚀工艺完成金属连线的定义。

11.根据权利要求5所述的无电容型动态随机访问存储器结构的制备方法，其特征在于，所述栅源、栅漏交叠区的定义，采用横向减小掩膜层的方法来实现，或者采用侧墙定义法来实现。