一种抗单粒子瞬态的制造技术

本发明专利技术公开了一种抗单粒子瞬态的

【技术实现步骤摘要】
一种抗单粒子瞬态的FDSOI器件及其实现方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，尤其是一种抗单粒子瞬态的
FDSOI
器件及其实现方法
。

技术介绍

[0002]随着技术节点的不断推进，越来越多先进技术的电子设备被用于航天科技的发展，尽管全耗尽绝缘体上硅
(FDSOI)
器件在抗辐照方面具有优势，但仍会出现单粒子瞬态效应导致芯片系统的正常运行面临可靠性挑战，甚至出现失效的风险
。
相关技术中通过基于版图的加固技术或增加双倍电路单元来提升抗单粒子瞬态的能力，但是带来了额外的面积开销和额外功耗，不利于电路工作性能的提升
。
综合上述，相关技术中存在的技术问题亟需得到解决
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种抗单粒子瞬态的
FDSOI
器件及其实现方法，以提升器件的抗单粒子瞬态的能力
。
[0004]一方面，本专利技术提供了一种抗单粒子瞬态的
FDSOI
器件，所述器件自上而下包括：金属氧化物半导体场效应晶体管
、
二氧化硅埋氧层
、
背栅调控层和衬底层；其中，所述金属氧化物半导体场效应晶体管包括栅极
、
栅极氧化层
、
源极
、
漏极
、
漏极扩展区和源极扩展区，所述栅极布置在所述栅极氧化层上，所述栅极氧化层的底部一侧与所述漏极扩展区接触，底部另一侧与所述源极扩展区接触，所述漏极扩展区和所述源极扩展区布置在所述二氧化硅埋氧层上，所述栅极氧化层与所述漏极扩展区
、
所述源极扩展区和所述二氧化硅埋氧层之间形成沟道区域，所述源极布置在所述源极扩展区上，所述漏极布置在所述漏极扩展区上；所述背栅调控层包括二氧化铪铁电层和氮化硅缺陷层；所述二氧化铪铁电层包括掺杂有钆离子的氧化铪薄膜，用于对氮化硅缺陷层的负电位进行放大；所述氮化硅缺陷层，用于吸收辐照产生的电子形成负电位
。
[0005]可选地，所述栅极氧化层包括二氧化硅和氧化铪材料，所述栅极氧化层中氧化铪材料的晶体结构为立方晶系，晶向为
(111)
晶向，厚度为3‑
10nm。
[0006]可选地，所述二氧化铪铁电层中氧化铪薄膜的晶体结构为正交晶系，晶向为
(110)
晶向或
(100)
晶向，厚度为
20
‑
30nm。
[0007]可选地，所述氮化硅缺陷层包括
20
‑
25nm
的氮化硅薄膜
。
[0008]可选地，所述金属氧化物半导体场效应晶体管为
P
型晶体管或
N
型晶体管
。
[0009]另一方面，本专利技术实施例还提供了一种抗单粒子瞬态的
FDSO I
器件的制备方法，制备得到如前面所述的抗单粒子瞬态的
FDSO I
器件，包括：
[0010]对硅晶圆材料进行清洗和化学处理，得到衬底层；
[0011]在所述衬底层上通过化学气相沉积方法生成氮化硅缺陷层；
[0012]对所述氮化硅缺陷层进行退火稳定后，通过所述化学气相沉积方法生成二氧化铪
铁电层；
[0013]通过物理气相沉积方法在真空环境中将二氧化硅材料在所述二氧化铪铁电层的表面上进行蒸发处理，得到二氧化硅埋氧层；
[0014]在所述二氧化硅埋氧层上制备硅层，并在所述硅层上通过光刻和离子注入处理，得到沟道区域；
[0015]通过对复合栅氧化层进行沉积处理得到栅极氧化层，并在所述栅极氧化层上进行光刻和刻蚀处理得到栅极；
[0016]通过对二氧化硅材料和氮化硅材料进行刻蚀处理形成第一隔离侧墙，再对所述第一隔离侧墙进行光刻和离子注入处理得到源极扩展区和漏极扩展区；
[0017]分别在所述源极扩展区和所述漏极扩展区进行刻蚀处理得到第二隔离侧墙，对所述第二隔离侧墙进行选择性回刻处理形成凹槽，并在所述凹槽上进行外延生成处理，得到源极和漏极
。
[0018]可选地，所述在所述衬底层上通过化学气相沉积方法生成氮化硅缺陷层，包括：
[0019]在所述衬底层上注入硅源气体和氮源气体，控制所述硅源气体和所述氮源气体的流量比在
1:1
‑
1:1.5
之间，并且掺入1％
‑
10
％的氧源气体，得到沉积气体；
[0020]通过化学气相沉积方法对所述沉积气体进行沉积处理，得到氮化硅缺陷层；所述沉积处理的沉积温度为
700
‑
800℃
，沉积压力为
0.1
‑
10Torr
，沉积速率为
0.1
‑
2nm/min。
[0021]可选地，所述通过所述化学气相沉积方法生成二氧化铪铁电层，包括：
[0022]使用氧化铪前驱体气体和掺杂气体作为氧化铪薄膜和掺杂源；
[0023]根据所述掺杂源对所述氧化铪薄膜进行掺杂处理，得到二氧化铪铁电层
。
[0024]可选地，所述在所述硅层上通过光刻和离子注入处理，得到沟道区域，包括：
[0025]在
N
型晶体管中通过光刻和离子注入处理，形成掺杂浓度为
10
16
cm
‑3的
P
型沟道区域；
[0026]或者，在
P
型晶体管中通过光刻和离子注入处理，形成掺杂浓度为
10
16
cm
‑3的
N
型沟道区域
。
[0027]另一方面，本专利技术实施例还公开了一种抗单粒子瞬态的
FDSOI
器件的调控方法，应用于如前面所述的一种抗单粒子瞬态的
FDSOI
器件中，包括：
[0028]在
FDSOI
器件经过辐照处理后，通过氮化硅缺陷层对辐照电荷进行捕获产生负偏背栅电压；
[0029]通过所述负偏背栅电压对二氧化铪铁电层进行极化处理形成负电容，并通过所述负电容对所述负偏背栅电压进行放大；
[0030]通过所述负偏背栅电压对所述
FDSOI
器件的阈值电压进行偏移抑制
。
[0031]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术实施例采用氮化硅缺陷层和二氧化铪铁电层作为
FDSO I
器件的背栅调控层，通过氮化硅缺陷层吸收辐照产生的电子形成负电位，并通过二氧化铪铁电层对负电位进行放大调控，能够降低单粒子效应引起的器件电学参数偏移，提高了器件工作的稳定性和可靠性
。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种抗单粒子瞬态的
FDSOI
器件，其特征在于，所述器件自上而下包括：金属氧化物半导体场效应晶体管
、
二氧化硅埋氧层
、
背栅调控层和衬底层；其中，所述金属氧化物半导体场效应晶体管包括栅极
、
栅极氧化层
、
源极
、
漏极
、
漏极扩展区和源极扩展区，所述栅极布置在所述栅极氧化层上，所述栅极氧化层的底部一侧与所述漏极扩展区接触，底部另一侧与所述源极扩展区接触，所述漏极扩展区和所述源极扩展区布置在所述二氧化硅埋氧层上，所述栅极氧化层与所述漏极扩展区
、
所述源极扩展区和所述二氧化硅埋氧层之间形成沟道区域，所述源极布置在所述源极扩展区外侧，所述漏极布置在所述漏极扩展区外侧；所述背栅调控层包括二氧化铪铁电层和氮化硅缺陷层；所述二氧化铪铁电层包括掺杂有钆离子的氧化铪薄膜，用于对氮化硅缺陷层的负电位进行放大；所述氮化硅缺陷层，用于吸收辐照产生的电子形成负电位
。2.
根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述栅极氧化层包括二氧化硅和氧化铪材料，所述栅极氧化层中氧化铪材料的晶体结构为立方晶系，晶向为
(111)
晶向，厚度为3‑
10nm。3.
根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述二氧化铪铁电层中氧化铪薄膜的晶体结构为正交晶系，晶向为
(110)
晶向或
(100)
晶向，厚度为
20
‑
30nm。4.
根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述氮化硅缺陷层包括
20
‑
25nm
的氮化硅薄膜
。5.
根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述金属氧化物半导体场效应晶体管为
P
型晶体管或
N
型晶体管
。6.
一种抗单粒子瞬态的
FDSOI
器件的制备方法，制备得到如权利要求1‑5任一项所述的抗单粒子瞬态的
FDSOI
器件，其特征在于，包括：对硅晶圆材料进行清洗和化学处理，得到衬底层；在所述衬底层上通过化学气相沉积方法生成氮化硅缺陷层；对所述氮化硅缺陷层进行退火稳定后，通过化学气相沉积方法生成二氧化铪铁电层；通过物理气相沉积方法在真空环境中将二氧化硅材料在所述二氧化铪铁电层的表面上进行蒸发处理，得到二氧化硅埋氧层；在所述二氧化硅埋氧层上制备硅层，并在所述硅层上通过光刻和离子注入处理，得到沟道区域；通过对复合栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡琳琳，陈钰滔，陈汪勇，林鉴文，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：