[发明专利]一种具有高电荷保持能力的半浮栅晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种具有高电荷保持能力的半浮栅晶体管，其特征在于，包括：

半导体衬底，具有第一掺杂类型；

U型槽，形成于所述半导体衬底中；

轻掺杂区，具有第二掺杂类型，形成于所述半导体衬底中，与所述U型槽的一侧相邻接；

第一栅极叠层，包括第一高K栅介质层和第一金属栅，其中，所述第一高K栅介质层覆盖所述U型槽的表面并部分覆盖所述轻掺杂区表面，在所述轻掺杂区表面形成开口，所述第一金属栅覆盖所述第一高K栅介质层，在所述开口处与所述轻掺杂区相接触；

第二栅极叠层，包括第二高K栅介质层和第二金属栅，所述第二高K栅介质层覆盖所述第一金属栅表面和部分所述轻掺杂区表面，所述第二金属栅覆盖所述第二高K栅介质层；

栅极侧墙，位于所述第一栅极叠层和第二栅极叠层两侧；以及

源区和漏区，具有第二掺杂类型，形成于所述半导体衬底中，位于所述第一、第二栅极叠层两侧，其中，漏区形成于所述轻掺杂区中。

2. 根据权利要求1所述的具有高电荷保持能力的半浮栅晶体管，其特征在于，所述第一、第二高K栅介质层为ZrO₂、ZrON、ZrSiON、HfZrO、HfZrON、HfON、HfO₂、HfAlO、HfAlON、HfSiO、HfSiON、HfLaO、HfLaON之一种， 或其中任意几种的组合。

3. 根据权利要求1所述的具有高电荷保持能力的半浮栅晶体管，其特征在于，所述第一、第二金属栅为TiN、TaN、MoN、WN、TaC 或TaCN。

4.根据权利要求1所述的具有高电荷保持能力的半浮栅晶体管，其特征在于，所述半导体衬底为第一掺杂类型的Si衬底，所述源区和所述漏区为第二掺杂类型外延SiGe。

5.一种具有高电荷保持能力的半浮栅晶体管制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供具有第一掺杂类型的半导体衬底；

轻掺杂区形成步骤，在所述半导体衬底中形成具有第二掺杂类型的轻掺杂区；

U型槽形成步骤，刻蚀所述半导体衬底形成U型槽，使所述U型槽的一侧与所述轻掺杂区相邻接；

第一栅极叠层形成步骤，形成第一高K栅介质层和第一金属栅，使所述第一高K栅介质层覆盖所述U型槽表面并部分覆盖所述轻掺杂区表面，在所述轻掺杂区表面形成开口，使所述第一金属栅覆盖所述第一高K栅介质层，在所述开口处与所述轻掺杂区相接触；

第二栅极叠层形成步骤，形成覆盖所述第一金属栅表面并延伸至所述轻掺杂区上的第二高K栅介质层，形成覆盖所述第二高K栅介质层的第二金属栅；

栅极侧墙形成步骤，在所述第一栅极叠层和第二栅极叠层两侧形成栅极侧墙；以及

源区和漏区形成步骤，在所述半导体衬底中、所述第一、第二栅极叠层的两侧形成具有第二掺杂类型的源区和漏区，其中，漏区形成于所述轻掺杂区中。

6.根据权利要求5所述的具有高电荷保持能力的半浮栅晶体管制备方法，其特征在于，所述第一掺杂类型为n型，所述第二掺杂类型为p型，或者，所述第一掺杂类型为p型，所述第二掺杂类型为n型。

7.根据权利要求5所述的具有高电荷保持能力的半浮栅晶体管制备方法，其特征在于，所述第一栅极叠层形成步骤具体包括以下子步骤：

淀积第一高K栅介质层、第一金属层；

进行图案化定义隧穿晶体管的位置，刻蚀去除部分第一金属层和第一高K栅介质层，使部分轻掺杂区表面暴露，形成开口；

淀积第一金属层；以及

进行图案化限定第一栅极叠层的形状，刻蚀去除部分第一金属层和第一高K栅介质层，使所述第一金属层形成在所述U型槽内并延伸至所述轻掺杂区表面覆盖所述开口区。

8.根据权利要求5所述的具有高电荷保持能力的半浮栅晶体管制备方法，其特征在于，所述半导体衬底为Si或绝缘体上硅。

9.根据权利要求8所述的具有高电荷保持能力的半浮栅晶体管制备方法，其特征在于，外延第二掺杂类型SiGe作为所述源区和漏区。

10. 根据权利要求5所述的具有高电荷保持能力的半浮栅晶体管制备方法，其特征在于，所述第一、第二高K栅介质层为ZrO₂、ZrON、ZrSiON、HfZrO、HfZrON、HfON、HfO₂、HfAlO、HfAlON、HfSiO、HfSiON、HfLaO、HfLaON之一种 或其中任意几种的组合，所述第一、第二金属栅为TiN、TaN、MoN、WN、TaC 或TaCN。