專利名稱：一種提高浮體動態(tài)隨機(jī)存儲器單元性能的柵氧預(yù)清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體制備技術(shù)領(lǐng)域，更確切的說，本發(fā)明涉及一種動態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)單元的改進(jìn)工藝。
背景技術(shù)：
嵌入式動態(tài)存儲技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)使得大容量DRAM在目前的系統(tǒng)級芯片(SOC)中非常普遍。大容量嵌入式動態(tài)存儲器(eDRAM)給SoC帶來了諸如改善帶寬和降低功耗等只能通過采用嵌入技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的各種好處。傳統(tǒng)嵌入式動態(tài)存儲器(eDRAM)的每個存儲單元除了晶體管之外，還需要一個深溝槽電容器結(jié)構(gòu)，電容器的深溝槽使得存儲單元的高度比其寬度大很多，造成制造工藝?yán)щy。其制作工藝與CMOS超大規(guī)模集成電路工藝非常不兼容，限制了它在嵌入式系統(tǒng)芯片(SOC)中的應(yīng)用。浮體效應(yīng)存儲單元(Floating Body Cell，即FBC)是一種有可能替代eDRAM的動態(tài)存儲器。FBC是利用浮體效應(yīng)(Floating Body Effect，即FBE)的動態(tài)隨機(jī)存儲器單元， 其原理是利用絕緣體上硅(Silicon on Insulator,即SOI)器件中氧埋層(BOX)的隔離作用所帶來的浮體效應(yīng)，將被隔離的浮體(Floating Body)作為存儲節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)寫“ 1”和寫“0”。 圖1A-1B是FBC的工作原理示意圖。在圖IA中以NMOS為例，在柵極(G)和漏極(D)端加正偏壓，器件導(dǎo)通，由于橫向電場作用，電子在漏極附近與硅原子碰撞電離，產(chǎn)生電子空穴對，一部分空穴被縱向電場掃入襯底，形成襯底電流，由于有氧埋層的存在，襯底電流無法釋放，使得空穴在浮體積聚，定義為第一種存儲狀態(tài)，可定義為寫“1”，寫“0”的情況如圖IB 所示，在柵極上施加正偏壓，在漏極上施加負(fù)偏壓，通過PN結(jié)正向偏置，空穴從浮體發(fā)射出去，定義為第二種存儲狀態(tài)。由于襯底電荷的積聚，會改變器件的閾值電壓(Vt)，可以通過電流的大小感知這兩種狀態(tài)造成閾值電壓的差異，即實(shí)現(xiàn)讀操作。由于浮體效應(yīng)存儲單元去掉了傳統(tǒng)DRAM中的電容器，使得其工藝流程完全與CMOS工藝兼容，同時可以構(gòu)成密度更高的存儲器，因此有希望替代現(xiàn)有的傳統(tǒng)eDRAM應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)芯片中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體制備技術(shù)領(lǐng)域，更確切的說，本發(fā)明涉及一種動態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)單元的制備方法，該動態(tài)存儲器單元是一種利用浮體效應(yīng)(Floating Body Effect,即FBE)的動態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)單元，該制備方法可以提高FBE動態(tài)隨機(jī)存儲器的寫入性能。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種提高浮體動態(tài)隨機(jī)存儲器單元性能的柵氧預(yù)清洗方法，在硅襯底中形成有有源區(qū)，其中，在該硅襯底上沉積柵氧化物層之前，利用清洗液對該硅襯底的表面進(jìn)行清洗處理，以增加后續(xù)柵氧化物層形成后硅襯底表面的硅與柵氧化物層兩者的界面處的缺陷。所述一種提高浮體動態(tài)隨機(jī)存儲器單元性能的柵氧預(yù)清洗方法，其中，利用清洗液對該硅襯底的表面進(jìn)行清洗處理之后，利用氫氟酸預(yù)清洗硅襯底的表面。
所述一種提高浮體動態(tài)隨機(jī)存儲器單元性能的柵氧預(yù)清洗方法，其中，利用清洗液對該硅襯底的表面進(jìn)行清洗處理持續(xù)時間15 120秒。所述一種提高浮體動態(tài)隨機(jī)存儲器單元性能的柵氧預(yù)清洗方法，其中，所述清洗液為含有NH4OH、H2O2, H2O的混合清洗液，該溶液為SCl清洗液。綜上所述，本發(fā)明通過在柵氧預(yù)清洗之前，增加一步清洗處理工藝，對柵氧化物層下方位置的硅表面進(jìn)行處理，增加了硅表面的粗糙度，從而使得柵氧生長后，二氧化硅與硅襯底界面處的硅懸掛鍵等缺陷增加，使得由碰撞產(chǎn)生的電子空穴對中的電子，更容易通過柵氧進(jìn)入柵極，從而使得更多的空穴被掃到襯底，提高了浮體效應(yīng)存儲單元的襯底電流，提高了浮體效應(yīng)存儲單元的寫入性能。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖IA是附體效應(yīng)存儲單元的工作原理圖中存儲狀態(tài)示意圖； 圖IB是附體效應(yīng)存儲單元的工作原理圖中發(fā)射狀態(tài)示意圖2是采用清洗工藝對硅襯底表面進(jìn)行處理后的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合示意圖和具體操作實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖IA所示，在硅襯底1上形成一個氧埋層2，該氧埋層是一層很薄的二氧化硅層，在該氧埋層2上形成有源區(qū)以及淺溝道隔離結(jié)構(gòu)和阱區(qū)9，依次還具有源極5和漏極4， 包括有柵氧化物層以及其上面的柵極7，阱區(qū)9的摻雜為P型，柵極為N+型，漏極為N+型， 當(dāng)在柵極7加正偏壓VG(+)，在漏極4加正偏壓VD(+)，圖中器件導(dǎo)通，由于橫向電廠作用， 電子在漏極4附近與硅原子碰撞電離，產(chǎn)生電子空穴對，一部分空穴被縱向電場掃入襯底， 形成襯底電流，由于有氧埋層的存在，襯底電流無法釋放，使得空穴在浮體積聚，定義為第一種存儲狀態(tài)，可定義為寫“ 1 ”。圖IB為附體效應(yīng)存儲單元的工作原理圖中發(fā)射狀態(tài)示意圖，如圖IB所示，在硅襯底1上形成一個氧埋層2，該氧埋層是一層很薄的二氧化硅層，在該氧埋層2上形成有源區(qū)以及淺溝道隔離結(jié)構(gòu)和阱區(qū)9，依次還具有源極5和漏極4，包括有柵氧化物層以及其上面的柵極7，阱區(qū)9的摻雜為P型，柵極為N+型，漏極為N+型，當(dāng)在柵極7施加正偏壓VG⑴， 在漏極4施加負(fù)偏壓VD (-)，通過PN結(jié)正向偏置，空穴從浮體發(fā)射出去，定義為第二種存儲狀態(tài)，可定義為寫“0”。如圖2所示，在硅襯底1上形成一個氧埋層2，該氧埋層是一層很薄的二氧化硅層， 在硅襯底1上形成有源區(qū)以及淺溝道隔離結(jié)構(gòu)3和阱區(qū)9，還具有源極5和漏極4，包括有柵氧化物層6以及其上面的柵極7，通常，在CMOS器件制備工藝中，在柵氧生長前通常會有預(yù)清洗步驟，以去除硅表面自然氧化物在硅襯底表面，在預(yù)清洗過程中，通常會采用稀釋的氫氟酸進(jìn)行清洗。本發(fā)明通過在柵氧預(yù)清洗之前，增加一步清洗處理工藝，對柵氧化物6下方位置的硅表面進(jìn)行處理，該清洗工藝采用一種含有NH4OH和H2A和H2O的混合清洗液對硅表面進(jìn)行處理。由于采取了該清洗工藝，增加硅表面的粗糙度，二氧化硅柵氧層6與硅襯底界面處的硅懸掛鍵等缺陷8增加，如圖2所示，當(dāng)作為浮體效應(yīng)存儲單元的NMOS器件的柵極7加上正電壓后，這些缺陷8有助于碰撞電離的電子在縱向電場作用下，穿過柵氧層6，同時，會有更多的碰撞電離產(chǎn)生的空穴被掃入襯底，從而加大了襯底電流，由于氧埋層2的存在，襯底電流無法釋放，使得空穴在浮體積聚。由于襯底電流加大，從而提高了浮體效應(yīng)存儲單元的寫入能力。 以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例，其只是作為范例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對該進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高浮體動態(tài)隨機(jī)存儲器單元性能的柵氧預(yù)清洗方法，在硅襯底中形成有有源區(qū)，其特征在于在該硅襯底上沉積柵氧化物層之前，利用清洗液對該硅襯底的表面進(jìn)行清洗處理，以增加后續(xù)柵氧化物層形成后硅襯底表面的硅與柵氧化物層兩者的界面處的缺陷。
2.如權(quán)利要求1所述一種提高浮體動態(tài)隨機(jī)存儲器單元性能的柵氧預(yù)清洗方法，利用清洗液對該硅襯底的表面進(jìn)行清洗處理之后，利用氫氟酸預(yù)清洗硅襯底的表面。
3.如權(quán)利要求1所述一種提高浮體動態(tài)隨機(jī)存儲器單元性能的柵氧預(yù)清洗方法，利用清洗液對該硅襯底的表面進(jìn)行清洗處理持續(xù)時間15 120秒。
4.如權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述一種提高浮體動態(tài)隨機(jī)存儲器單元性能的柵氧預(yù)清洗方法，所述清洗液為含有NH40H、H2O2, H2O的混合清洗液，該溶液為SCl清洗液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高浮體動態(tài)隨機(jī)存儲器單元性能的柵氧預(yù)清洗方法，本發(fā)明通過在硅襯底上形成有一層氧化物埋層，在埋層上形成有有源區(qū)的源區(qū)、漏區(qū)，以及淺溝道隔離結(jié)構(gòu)，其中，采用一種清洗工藝對柵氧化物下方位置的硅表面進(jìn)行處理，清洗工藝存在于對硅表面的氧化物預(yù)清洗工藝之前，所述清洗工藝采用一種含有NH4OH+H2O2+H2O的混合清洗液對硅表面進(jìn)行處理，處理后增加了硅表面的粗糙度，從而使得柵氧生長后，二氧化硅與硅襯底界面處的硅懸掛鍵等缺陷增加，使得由碰撞產(chǎn)生的電子空穴對中的電子，更容易通過柵氧進(jìn)入柵極，從而使得更多的空穴被掃到襯底，提高了浮體效應(yīng)存儲單元的襯底電流，提高了浮體效應(yīng)存儲單元的寫入性能。
文檔編號H01L21/8242GK102446858SQ20111025027
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者俞柳江 申請人:上海華力微電子有限公司