[发明专利]基于22nm工艺的SONOS结构抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于22nm工艺的SONOS结构抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法，方法包括：制作SONOS结构、制作背栅、制作浅槽隔离、制作背板掺杂、制作高K栅氧和多晶硅栅、制作第一层Si₃N₄侧墙、制作轻掺杂源漏、制作源漏凸起、制作源漏区、表面清洗，器件完成。本发明在普通BOX层中加入Si₃N₄层，使BOX层分为上下两层，引入的势垒增加了电子和空穴的复合，减少了辐照作用下BOX层中陷阱俘获正电荷的数量，同时Si₃N₄层中产生陷阱负电荷，抵消BOX层中一部分陷阱正电荷的作用，使得BOX层界面附近的沟道深处不易反型，提高了器件抗辐照性能。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，涉及一种基于22nm工艺的SONOS结构抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法。

背景技术

随着半导体产业的快速发展，现在普通的体硅MOS(金属-氧化物-半导体)器件已经不能满足行业需求，FDSOI(全耗尽绝缘体上硅)器件因为其优越的栅极控制能力和较低的漏电流，成为了替代体硅器件的一种选择。FDSOI器件具有显著的高性能和低功耗优势，BOX层(埋氧层)和非常薄的顶部硅层可显著降低寄生电容和结的泄漏电流，这些优良特性对于半导体集成电路继续追逐摩尔定律有重大意义。而且由于其采用全介质隔离结构，使其在抗单粒子和抗剂量率方面优势突出，在航空航天领域和军事方面有广阔的应用前景。但是同样是由于全介质隔离结构导致其对总剂量效应敏感。目前CMOS制备工艺制备的传统常规22nmFDSOI场效应晶体管已经达到超深亚微米级，器件的栅氧化层在工艺尺寸达到65nm以下之后，对总剂量效应影响已经不明显，有很好的抗辐照特性。

但是，由于没有随着器件特征尺寸缩小的BOX结构对总剂量效应仍然敏感。辐照在BOX层中产生大量陷阱电荷，进而在沟道下界面形成漏电通路，进而导致FDSOI器件的阈值电压减小、关态泄漏电流增大以及亚阈值特性退化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于22nm工艺的SONOS结构抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种基于22nm工艺的SONOS结构抗辐照FDSOI场效应管的制备方法，包括以下步骤：

制备SONOS结构，所述SONOS结构包括从下到上依次层叠的第一P型衬底层、第一BOX层、第一Si₃N₄层、第二BOX层和第一Si层；

去除背栅区域的所述第一BOX层、所述第一Si₃N₄层、所述第二BOX层和所述第一Si层，以在所形成的背栅区槽内制备背栅；

去除浅槽隔离区域的部分厚度的所述第一P型衬底层、所述第一BOX层、所述第一Si₃N₄层、所述第二BOX层和所述第一Si层，以在所形成的浅槽隔离区槽内制备第一隔离槽区、第二隔离槽区和第三隔离槽区，剩余的所述第一BOX层、所述第一Si₃N₄层、所述第二BOX层和所述第一Si层为第三BOX层、第二Si₃N₄层、第四BOX层和第二Si层，且从下到上依次层叠的所述第三BOX层、所述第二Si₃N₄层、所述第四BOX层和所述第二Si层位于所述第一隔离槽区和所述第二隔离槽区之间，所述背栅位于所述第二隔离槽区和所述第三隔离槽区之间；

在所述第三BOX层下方的所述第一P型衬底层进行离子注入以形成背板掺杂区；

在部分所述第二Si层上制备栅极；

在所述栅极的两侧分别制备第一层Si₃N₄侧墙；