SOI器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种SOI器件及其制造方法，该SOI器件包括SOI衬底，形成在所述SOI衬底上的栅极结构，以及形成在栅极结构侧壁上由具有俘获正电荷能力材料构成的侧墙。该SOI器件的制造方法，包括提供SOI衬底；在所述SOI衬底上形成栅极结构；采用具有俘获正电荷能力材料在所述栅极结构的侧壁上形成侧墙。本发明专利技术能够以改善SOI器件的GOI性能。

SOI Device and Its Manufacturing Method

The invention provides a SOI device and a manufacturing method thereof. The SOI device comprises a SOI substrate, a gate structure formed on the SOI substrate, and a side wall formed on the side wall of the gate structure by a material having the ability to capture positive charges. The manufacturing method of the SOI device includes providing a SOI substrate, forming a gate structure on the SOI substrate, and forming a side wall on the side wall of the gate structure using a material having the ability to capture positive charges. The invention can improve GOI performance of SOI devices.

【技术实现步骤摘要】
SOI器件及其制造方法
本专利技术涉及WE
，特别涉及一种SOI器件及其制造方法。
技术介绍
绝缘体上硅(SiliconOnInsulator，SOI)是一种特殊的硅片，其结构包括底层硅和顶层硅，以及在底层硅和顶层硅之间设置的绝缘层来隔断底层硅和顶层硅之间的电气连接，这一结构特点为绝缘体上硅类的器件带来了寄生效应小、速度快、功耗低、集成度高、抗辐射能力强等优点。现有技术中的SOI器件，包括SOI衬底、形成在所述SOI衬底上的栅极结构，以及形成在栅极结构侧壁上由正硅酸乙酯材料构成的侧墙。其缺点在于，刻蚀栅极材料形成栅极结构时由于刻蚀产生的正电荷由于被SOI衬底中的绝缘层阻隔，而导致仅一部分正电荷被顶层硅俘获，其它部分正电荷进入到栅极氧化层内，对栅极氧化层造成损伤，容易导致栅极氧化层击穿。即由正硅酸乙酯材料构成的侧墙破坏了栅极氧化层完整性(GOI)的性能。而传统的非SOI衬底结构的半导体器件在刻蚀栅极材料形成栅极结构时，由于刻蚀栅极材料产生的正电荷全部被衬底俘获，而没有SOI衬底结构中的绝缘层的影响，则传统的非SOI衬底结构的半导体器件形成侧墙的材料对栅极氧化层没有影响。因此，如何改善SOI器件的GOI性能是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种SOI器件及其制造方法，以改善SOI器件的GOI性能。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种SOI器件，包括SOI衬底，形成在所述SOI衬底上的栅极结构，以及形成在栅极结构侧壁上由具有俘获正电荷能力材料构成的侧墙。进一步，本专利技术提供的SOI器件，所述具有俘获正电荷能力材料为氮化物。进一步，本专利技术提供的SOI器件，所述氮化物为氮化硅或者氮氧化硅。进一步，本专利技术提供的SOI器件，所述SOI衬底包括依次层叠的底层硅、绝缘层和顶层硅。进一步，本专利技术提供的SOI器件，所述栅极结构包括依次层叠的栅极氧化层和多晶硅栅极。进一步，本专利技术提供的SOI器件，所述栅极氧化层为氧化硅。为了解决上述技术问题，本专利技术还提供一种SOI器件的制造方法，提供SOI衬底；在所述SOI衬底上形成栅极结构；采用具有俘获正电荷能力材料在所述栅极结构的侧壁上形成侧墙。进一步，本专利技术提供的SOI器件的制造方法，所述具有俘获正电荷能力材料。进一步，本专利技术提供的SOI器件的制造方法，所述氮化物为氮化硅或者氮氧化硅。进一步，本专利技术提供的SOI器件的制造方法，提供SOI衬底的步骤包括：提供底层硅；在所述底层硅上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成顶层硅。进一步的，本专利技术提供的SOI器件的制造方法，形成所述栅极结构的步骤包括：在所述SOI衬底上形成栅极氧化层；在所述栅极氧化层上形成多晶硅层；刻蚀多晶硅层和栅极氧化层形成栅极结构。与现有技术相比，本专利技术提供的SOI器件及其制造方法的有益效果如下，将形成在SOI衬底之上栅极结构的侧墙采用具有俘获正电荷能力材料构成，则在刻蚀栅极材料形成栅极结构时，由刻蚀栅极材料产生的正电荷被具有俘获正电荷能力材料形成的侧墙以及顶层硅俘获，而不受SOI衬底中的绝缘层的阻隔影响，从而避免该正电荷进入到栅极结构的栅极氧化层内对栅极氧化层造成的损伤，因此避免了栅极氧化层的击穿的风险，以改善SOI器件的GOI性能。附图说明图1至图3是本专利技术一实施例SOI器件制造过程的示意图；图4是本专利技术一实施例的两种侧墙材料与栅极氧化层的击穿电压造成的老击穿效应的对比图；图中所示：110、SOI衬底，111、底层硅，112、埋层氧化物，113、顶层硅，120、栅极结构，121、栅极氧化层，122、栅极，130、氮化物层，131、侧墙。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作出详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参考图3，本实施例提供一种SOI器件，包括SOI衬底110，形成在所述SOI衬底110上的栅极结构120，以及形成在栅极结构120侧壁上由具有俘获正电荷能力材料构成的侧墙131。其中，SOI衬底110包括依次层叠的底层硅111、例如由二氧化硅材料形成的绝缘层112和顶层硅113。其中，栅极结构120包括依次层叠的材料为氧化硅的栅极氧化层121和多晶硅栅极122。其中，形成侧墙的具有俘获正电荷能力材料可以为氮化硅或者氮氧化硅等氮化物，也可以是具有俘获正电荷能力的其它材料。请参考图1至图3，本实施例还提供一种SOI器件的制造方法，包括以下步骤：步骤S210，请参考图1，提供SOI衬底110。具体步骤如下：步骤S211，提供底层硅111；步骤S212，在所述底层硅111上形成例如材料为二氧化硅的绝缘层112；步骤S213，在所述绝缘层112上形成顶层硅113。步骤S220，请参考图1，在所述SOI衬底110上形成栅极结构120。具体步骤如下：步骤S221，在所述SOI衬底110上形成栅极氧化层121；即在顶层硅113上形成栅极氧化层121；步骤S222，在所述栅极氧化层121上形成多晶硅层；步骤S223，刻蚀所述多晶硅层和栅极氧化层121形成栅极结构120。步骤S230，请参考图2和图3，采用例如氮化物等具有俘获正电荷能力材料在所述栅极结构120的侧壁及SOI衬底110上沉积氮化物层130，刻蚀栅极结构120的上表面及SOI衬底110的上表面的氮化物层130在栅极结构120的侧壁形成侧墙131。其中具有俘获正电荷能力材料可以是氮化硅或者氮氧化硅等氮化物或者其它材料。本实施例提供的SOI器件及其制造方法，将形成在SOI衬底110之上栅极结构120的侧墙131采用具有俘获正电荷能力材料构成，则在刻蚀栅极材料形成栅极结构120时，由刻蚀栅极材料产生的正电荷被具有俘获正电荷能力材料形成的侧墙131以及顶层硅113俘获，而不受SOI衬底110中的绝缘层112的阻隔影响，从而避免该正电荷进入到栅极结构120的栅极氧化层121内对栅极氧化层121造成的损伤，因此避免了栅极氧化层的击穿的风险，以改善SOI器件的GOI性能。图4是本专利技术一实施例的两种侧墙材料与栅极氧化层的击穿电压造成的老击穿效应的对比图。两种侧墙材料分别为正硅酸乙酯(TEOS)和氮氧化硅(SION)请参考图4，横坐标为施加到栅极氧化层121上的电压，纵坐标为施加电压到栅极氧化层121后栅极氧化层121击穿效应失效的百分比。由图4可知，在施加电压为9.0V时，通过SION形成的侧墙俘获了刻蚀栅极材料产生的正电荷后，减少、甚至完全阻止了正电荷进入到栅极氧化层121内，则栅极氧化层121的施加电压与击穿效应失效的百分比构成的斜率较陡，其击穿效应失效的百分比相对于TEOS形成的侧墙较为均衡，从而提高了形成的SOI器件的质量可靠性。而TEOS材料构成的侧墙，由栅极氧化层121的施加电压与击穿效应失效的百分比构成的斜率小于SION，没有SION构成的斜率陡，其产生的击穿效应失效的百分比极为分散，从而导致形成的SOI器件的质量可靠性较差。上述描述仅是对本实施例较佳实施例的描述，并非对本实施例范围的任何限定，本实施例领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SOI器件，其特征在于，包括SOI衬底，形成在所述SOI衬底上的栅极结构，以及形成在栅极结构侧壁上由具有俘获正电荷能力材料构成的侧墙。

【技术特征摘要】
1.一种SOI器件，其特征在于，包括SOI衬底，形成在所述SOI衬底上的栅极结构，以及形成在栅极结构侧壁上由具有俘获正电荷能力材料构成的侧墙。2.如权利要求1所述的SOI器件，其特征在于，所述具有俘获正电荷能力材料为氮化物。3.如权利要求2所述的SOI器件，其特征在于，所述氮化物为氮化硅或者氮氧化硅。4.如权利要求1所述的SOI器件，其特征在于，所述SOI衬底包括依次层叠的底层硅、绝缘层和顶层硅。5.如权利要求1所述的SOI器件，其特征在于，所述栅极结构包括依次层叠的栅极氧化层和多晶硅栅极。6.如权利要求5所述的SOI器件，其特征在于，所述栅极氧化层为氧化硅。7.一种SOI器件的制造方法，其特征在于，提...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉红，蒙飞，刘张李，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31