[发明专利]一种SONOS存储结构及其制造方法

说明书

本发明提供了一种SONOS存储结构及其制造方法，SONOS存储结构包括衬底和形成在衬底上的选择管栅极和存储管栅极，其中，衬底为复合衬底，包括具有硅基体层、掩埋氧化物层和硅表面层，硅基体层的上部为存储管阱区；选择管栅极和存储管栅极形成在硅表面层上；选择管栅极包括选择管第一栅极和选择管第二栅极，选择管第一栅极和选择管第二栅极分别位于存储管栅极两侧，并与存储管栅极通过存储管栅极两侧的第一侧墙电性隔离；以及选择管第一栅极和选择管第二栅极外侧的硅表面层上表面分别形成有与选择管第一栅极和选择管第二栅极毗邻的硅外延层。本发明提供的制造方法能够兼容现有的FDSOI工艺，能够制造出结构更小，性能更优的上述SONOS存储单元。

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造领域，尤其设计一种SONOS存储结构及其制造方法。

背景技术

自从早年德州仪器的Jack Kilby博士发明了集成电路之时起，科学家们和工程师们已经在半导体器件和工艺方面作出了众多发明和改进。近50年来，半导体尺寸已经有了明显的降低，这转化成不断增长的处理速度和不断降低的功耗。迄今为止，半导体的发展大致遵循着摩尔定律，摩尔定律大致是说密集集成电路中晶体管的数量约每两年翻倍。现在，半导体工艺正在朝着20nm以下发展，其中一些公司正在着手14nm工艺。这里仅提供一个参考，一个硅原子约为0.2nm，这意味着通过20nm工艺制造出的两个独立组件之间的距离仅仅约为一百个硅原子。

目前在集成电路中，传统体硅工艺的SONOS技术中，一个存储单元包括两个独立的晶体管结构，为一个存储管和一个选择管与之搭配，存储管部分具有SONOS(Silicon(栅极)-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon(衬底))结构，用以存储电荷，通过不同的Vt状态来实现数据存储。选择管部分为传统的MOS管，用以作为存储管的导通和关闭。

如上所述，半导体器件制造变得越来越具有挑战性，并且朝着物理上可能的极限推进。随着超大规模集成电路尺寸不断缩小，制程上及材料特性上的限制越来越显著，使得平面晶体管的尺寸减小越来越困难。与传统体硅工艺制造的平面晶体管相对应的，采用绝缘体上硅技术(SOI，Silicon-On-Insulator)制造的全耗尽绝缘体上硅(FDSOI，FullyDepleted Silicon-On-Insulator)器件因为其低功耗同时可以简化生产工艺的特点，被认为是一种很有潜力的新型平面器件。全耗尽绝缘体上硅具有一层超薄的绝缘层，即掩埋氧化物层。掩埋氧化物层能够有效地限制从源极流向漏极的电子，从而极大减少从通道流向基板的漏电流，同时通过施加体偏置，FDSOI晶体管可以在低压下极快速地运行，从而大幅度地提高能效。

目前，搭配SOI技术的SONOS存储器仅仅是在SONOS存储器的逻辑区域搭配了SOI技术，而在SONOS存储器的存储单元部分采用的是与传统体硅工艺一样的结构，需要通过在SOI硅片上刻蚀出与体硅工艺一样的衬底区域在进行相关的SONOS工艺。

基于此，亟需要一种SONOS的制造方法，能够融合上述SOI工艺与SONOS工艺，以简单的工艺使所制造的SONOS存储单元占用更小的晶圆表面面积，同时将SONOS器件放置于SOI上进行操作，使SONOS存储器具有更优异的漏电特性及均一性。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明提供了一种SONSO存储结构及其制造方法，具体的，上述SONOS存储结构包括衬底和形成在上述衬底上的选择管栅极和存储管栅极，其中，上述衬底为复合衬底，上述复合衬底由下至上依次具有硅基体层、掩埋氧化物层和硅表面层，上述硅基体层的上部为存储管阱区；

上述选择管栅极和上述存储管栅极形成在上述硅表面层上；