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薄膜晶体管及其制备方法、存储器件

文献发布时间:2024-04-18 20:01:30


薄膜晶体管及其制备方法、存储器件

技术领域

本申请实施例涉及半导体技术领域,特别是涉及一种薄膜晶体管及其制备方法、存储器件。

背景技术

传统的6F

发明内容

本申请实施例提供了一种新的薄膜晶体管及其制备方法、存储器件,可以优化薄膜晶体管的源极区和漏极区的接触电阻。

一种薄膜晶体管的制备方法,包括:

提供基底;

于基底上形成氧化物半导体层,所述氧化物半导体层包括沟道预设区以及位于沟道预设区相对两侧的源极预设区和漏极预设区;

于沟道预设区上形成牺牲栅层;

于源极预设区和漏极预设区上形成还原层;

采用退火工艺,以使所述还原层对所述源极预设区和所述漏极预设区进行导体化处理,形成源极区和漏极区;

于源极区和漏极区上形成保护层;

去除所述牺牲栅层,并对所述沟道预设区进行氧化处理,形成沟道区。

在其中一个实施例中,于基底上形成氧化物半导体层之前还包括:

于基底上形成埋氧层;

其中,所述氧化物半导体层形成于埋氧层背离基底的一侧。

在其中一个实施例中,于基底上形成氧化物半导体层之前还包括:

于基底上形成氧化层及位于氧化层相对两侧的阻挡层;

其中,所述氧化物半导体层覆盖氧化层和阻挡层,且所述氧化物半导体层覆盖氧化层的部分为沟道预设区,所述氧化物半导体层覆盖阻挡层的部分分别为源极预设区和漏极预设区。

在其中一个实施例中,于基底上形成氧化物半导体层之后,且于沟道预设区上形成牺牲栅层之前,薄膜晶体管的制备方法还包括:

于氧气氛围中对所述氧化物半导体层进行退火处理。

在其中一个实施例中,还原层至少包括钛层、氮化钛层、多晶硅层、无定形硅层或碳薄膜层中的一种;牺牲栅层至少包括氮化物层或氧化物层中的一种;保护层包括氮化物层;氧化物半导体层包括铟镓锌氧化物层。

在其中一个实施例中,于源极预设区和漏极预设区上形成还原层包括:

形成覆盖源极预设区、漏极预设区及牺牲栅层的氮化钛层;

形成覆盖氮化钛层的多晶硅层;

其中,多晶硅层的顶表面高于牺牲栅层的顶表面。

在其中一个实施例中,采用退火工艺,以使还原层对源极预设区和漏极预设区进行导体化处理,包括:

于氢气氛围中采用退火工艺,以使还原层对源极预设区和漏极预设区进行导体化处理;

其中,所述退火工艺的温度范围包括:300℃~500℃。

在其中一个实施例中,于源极区和漏极区上形成保护层之前,还包括:

去除所述还原层。

在其中一个实施例中,对沟道预设区进行氧化处理包括:

于氧气氛围中对沟道预设区进行退火处理。

在其中一个实施例中,薄膜晶体管的制备方法还包括:

分别于沟道区上形成栅极层、于源极区上形成源极层以及于漏极区上形成漏极层。

在其中一个实施例中,去除牺牲栅层之后,得到位于沟道区的第一沟槽;分别于沟道区上形成栅极层、于源极区上形成源极层以及于漏极区上形成漏极层,包括:

于第一沟槽内壁形成栅介质膜层,所述栅介质膜层延伸覆盖在保护层上;

对位于保护层上的栅介质膜层及保护层进行图形化处理,得到贯穿保护层的第二沟槽,以及由位于第一沟槽内壁的栅介质膜层构成的栅介质层;

于第二沟槽的内壁形成功函数材料层,所述功函数材料层沿第二沟槽的侧壁延伸覆盖在栅介质层及保护层上;

于功函数材料层上形成导电材料层,所述导电材料层填满第一沟槽及第二沟槽;

研磨导电材料层及功函数材料层至暴露出栅介质层背离保护层的表面,得到由位于第一沟槽内的导电材料层构成的栅极层,由位于第二沟槽内的导电材料层构成的源极层或漏极层。

本申请还提供一种薄膜晶体管,包括:

基底;

沟道区,位于基底上;

源极区和漏极区,位于基底上,且位于所述沟道区的相对两侧;其中,沟道区、源极区及漏极区采用如上任一项所述的制备方法制成的。

在其中一个实施例中,薄膜晶体管还包括:

埋氧层,所述埋氧层位于基底上;

其中,沟道区、源极区和漏极区位于埋氧层背离基底的一侧。

在其中一个实施例中,薄膜晶体管还包括:

氧化层,位于基底上;

阻挡层,位于基底上,且位于氧化层的相对两侧;

其中,沟道区位于氧化层上,且沟道区的底表面与氧化层的顶表面重合,源极区和漏极区位于阻挡层上,且源极区的底表面与阻挡层的顶表面重合,漏极区的底表面与阻挡层的顶表面重合。

在其中一个实施例中,薄膜晶体管还包括:

多个隔离挡墙,间隔设置,以形成第一沟槽和位于第一沟槽两侧的第二沟槽;所述第一沟槽暴露出沟道区,两个第二沟槽分别暴露出源极区和漏极区;

栅介质层,位于第一沟槽的内壁;

功函数层,位于栅介质层上及第二沟槽的内壁;

栅极层,位于第一沟槽内的功函数层上,且填满第一沟槽;

源极层和漏极层,位于第二沟槽内的功函数层上,且填满第二沟槽;

其中,栅极层、源极层和漏极层的顶表面位于同一平面。

本申请还提供一种存储器件,包括:

如上任一项所述的薄膜晶体管;

电容结构,电容结构的一端与薄膜晶体管的输出端连接。

上述薄膜晶体管的制备方法中,通过退火工艺使得还原层对下方做为源极预设区和漏极预设区的氧化物半导体层进行导体化处理,增加了源极区和漏极区中的氧空位,使得源极区和漏极区更接近于导体,增加了源极区和漏极区的电导率,从而降低源极区与源极之间、漏极区与漏极之间的接触电阻,通过对沟道预设区进行氧化处理,增加了沟道区中的氧原子,即减少了沟道区中的氧空位,使得沟道区更接近于半导体,整体提高了薄膜晶体管的工作性能。

上述薄膜晶体管,在源极区和漏极区在制备过程中,通过退火工艺使得还原层对下方做为源极预设区和漏极预设区的氧化物半导体层进行导体化处理,增加了源极区和漏极区中的氧空位,使得源极区和漏极区更接近于导体,增加了源极区和漏极区的电导率,从而降低源极区与源极之间、漏极区与漏极之间的接触电阻,通过对沟道预设区进行氧化处理,增加了沟道区中的氧原子,即减少了沟道区中的氧空位,使得沟道区更接近于半导体,整体提高了薄膜晶体管的工作性能。

上述存储器件中的薄膜晶体管,在源极区和漏极区在制备过程中,通过退火工艺使得还原层对下方做为源极预设区和漏极预设区的氧化物半导体层进行导体化处理,增加了源极区和漏极区中的氧空位,使得源极区和漏极区更接近于导体,增加了源极区和漏极区的电导率,从而降低源极区与源极之间、漏极区与漏极之间的接触电阻,通过对沟道预设区进行氧化处理,增加了沟道区中的氧原子,即减少了沟道区中的氧空位,使得沟道区更接近于半导体,整体提高了薄膜晶体管的工作性能,达到提高存储器件性能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案,下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中薄膜晶体管的制备方法的流程示意图;

图2为一实施例中形成氧化物半导体层之前薄膜晶体管的剖面示意图;

图3为图2对应的一实施例中形成氧化物半导体层之后薄膜晶体管的剖面示意图;

图4为图3对应的一实施例中形成还原层之后薄膜晶体管的剖面示意图;

图5为图4对应的一实施例中形成保护层后薄膜晶体管的剖面示意图;

图6为一实施例中于源极预设区和漏极预设区上形成还原层的流程示意图;

图7为图5对应的一实施例中形成沟道区后薄膜晶体管的剖面示意图;

图8为图7对应的一实施例中形成栅介质膜层后薄膜晶体的剖面示意图;

图9为图8对应的一实施例中形成导电材料层后薄膜晶体的剖面示意图;

图10为图9对应的形成栅极层、源极层和漏极层后薄膜晶体管的剖面示意图;

图11为一实施例中分别于沟道区上形成栅极层、于源极区上形成源极层以及于漏极区形成漏极层的流程示意图。

附图标记说明:

102、基底;104、埋氧层;106、氧化层;108、阻挡层;110、氧化物半导体层;112、牺牲栅层;114、还原层;116、源极区;118、漏极区;120、保护层;122、沟道区;124、栅介质层;126、功函数层;128、栅极层;130、源极层;132、漏极层;202、间隔;204、氮化钛层;206、多晶硅层;208、第一沟槽;210、栅介质膜层;212、第二沟槽;214、功函数材料层;216、导电材料层。

具体实施方式

为了便于理解本申请实施例,下面将参照相关附图对本申请实施例进行更全面的描述。附图中给出了本申请实施例的首选实施例。但是,本申请实施例可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本申请实施例的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请实施例的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请实施例。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本申请实施例的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系,仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请实施例的限制。

可以理解,本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件,但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说,在不脱离本申请的范围的情况下,可以将第一沟槽称为第二沟槽,且类似地,可将第二沟槽称为第一沟槽。第一沟槽和第二沟槽两者都是沟槽,但其不是同一沟槽。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中,“若干”的含义是至少一个,例如一个,两个等,除非另有明确具体的限定。

图1为一实施例中薄膜晶体管的制备方法的流程示意图,参见图1,为解决薄膜晶体管源极区和漏极区接触电阻大的问题,在本实施例中提供一种薄膜晶体管的制备方法,包括:

S102,提供基底。

提供用于形成薄膜晶体管的基底,具体地,该基底可以采用未掺杂的单晶硅、掺杂有杂质的单晶硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。作为示例,在本实施例中,基底的构成材料选用单晶硅。

S104,于基底上形成氧化物半导体层。

在基底上形成氧化物半导体层,所述氧化物半导体层包括沟道预设区、源极预设区和漏极预设区;沟道预设区为氧化物半导体层中后续做为薄膜晶体管沟道区的部分,源极预设区为氧化物半导体层中后续做为薄膜晶体管源极区的部分,漏极预设区为氧化物半导体层中后续做为薄膜晶体管漏极区的部分,其中,源极预设区和漏极预设区位于沟道预设区的相对两侧。在实际应用中,可以根据需要在基底和氧化物半导体层之间设置其他材料层。

S106,于沟道预设区上形成牺牲栅层。

在作为沟道预设区的氧化物半导体层上形成牺牲栅层,对源极预设区和漏极预设区进行导体化处理过程中,牺牲栅层用于保护沟道预设区,避免还原层对沟道预设区中氧原子的影响;在后续形成保护层时,牺牲栅层可以作为对准标识。

S108,于源极预设区和漏极预设区上形成还原层。

S110,对源极预设区和漏极预设区进行导体化处理,以形成源极区和漏极区。

采用退火工艺,以使还原层吸引并捕获源极预设区和漏极预设区中的氧,从而达到增加源极预设区和漏极预设区中的氧空位,对源极预设区和漏极预设区进行导体化处理,以形成源极区和漏极区的目的。

S112,于源极区和漏极区上形成保护层。

形成覆盖在源极区和漏极区上形成保护层,以免形成沟道区的氧化处理对源极区和漏极区中氧空位的影响。

S114,对沟道预设区进行氧化处理,以形成沟道区。

去除沟道预设区上的牺牲栅层,并对作为沟道预设区的氧化物半导体层进行氧化处理,以减少沟道预设区中的氧空位,形成绝缘化更高的沟道区。

上述薄膜晶体管的制备方法中,通过退火工艺使得还原层对下方做为源极预设区和漏极预设区的氧化物半导体层进行导体化处理,增加了源极区和漏极区中的氧空位,使得源极区和漏极区更接近于导体,增加了源极区和漏极区的电导率,从而降低源极区与源极之间、漏极区与漏极之间的接触电阻,通过对沟道预设区进行氧化处理,增加了沟道区中的氧原子,即减少了沟道区中的氧空位,使得沟道区更接近于半导体,整体提高了薄膜晶体管的工作性能。

图2为一实施例中形成氧化物半导体层之前薄膜晶体管的剖面示意图,图3为图2对应的一实施例中形成氧化物半导体层之后薄膜晶体管的剖面示意图,如图2、图3所示,在其中一个实施例中,于步骤S104之前还包括:于基底102上形成埋氧层104的步骤;其中,氧化物半导体层形成于埋氧层104背离基底102的一侧,即氧化物半导体层110位于埋氧层104上。示例性的,埋氧层104的厚度为30nm。在进行氧化处理(例如在氧气环境中进行退火处理)时,埋氧层104具有埋氧隧道的作用,可以提供氧原子。

继续参考图2、图3,在其中一个实施例中,步骤S104之前还包括:于基底102上形成氧化层106及位于氧化层106相对两侧的阻挡层108;其中,氧化物半导体层110覆盖氧化层106和阻挡层108,且氧化物半导体层110覆盖氧化层106的部分为沟道预设区A,氧化物半导体层110覆盖阻挡层108的部分分别为源极预设区B和漏极预设区C,其中,源极预设区B和漏极预设区C的位置可以互换。本申请以氧化层106和阻挡层108位于埋氧层104的上表面进行具体描述,首先,在埋氧层104的上表面形成阻挡材料层。其次,在阻挡材料层上形成第一图形化掩膜层,所述第一图形化掩膜层定义出阻挡层108的形状及位置,基于第一图形化掩膜层对阻挡材料层进行图形化处理,以得到阻挡层108,以及位于相邻阻挡层108之前的凹槽,所述凹槽贯穿阻挡材料层并暴露出埋氧层104的表面,示例性的,阻挡层108的构成材料包括氮化物,例如氮化硅。再次,在基底102上形成填满凹槽的氧化层106。示例性的,氧化层106的上表面与保护层108的上表面相齐平。为了得到表面平整的氧化层106,可以通过在基底102上形成填满凹槽且上表面高于阻挡层108上表面的氧化材料层,然后通过化学机械研磨工艺去除高于阻挡层108上表面的氧化材料层,得到由填充在凹槽内的氧化材料层构成的氧化层106;为了得到无残留或沾污的氧化层106和保护层108,在进行化学机械研磨之后,可以对氧化层106和保护层108的表面进行化学清洗。示例性的,氧化层106的构成材料包括氧化物,例如氧化硅。然后,在基底102上形成氧化物半导体层110,如图3所示,氧化物半导体层110位于氧化层106和保护层108的上表面。示例性的,氧化物半导体层110包括铟镓锌氧化物层,在其他实施例中,氧化物半导体层110可以为铟镓锡氧化物(IGTO)层、铟锡锌氧化物(ITZO)层或铟镓锌锡氧化物(IGZTO)层。

图4为图3对应的一实施例中形成还原层之后薄膜晶体管的剖面示意图,如图4,在其中一个实施例中,于基底102上形成氧化物半导体层110之后,且于沟道预设区A上形成牺牲栅层112之前,薄膜晶体管的制备方法还包括:于氧气氛围中对氧化物半导体层110进行退火处理,通过该处理可以提高薄膜晶体管的性能。

如图4所示,在沟道预设区A上形成牺牲栅层112,示例性的,首先,在氧化物半导体层110的上表面形成牺牲栅材料层,然后,对牺牲栅材料层进行图形化处理,得到由位于沟道预设区A上的牺牲材料层构成的牺牲栅层112,其中,牺牲栅层112的厚度满足对源极预设区和漏极预设区进行导体化处理时,还原层114不会影响沟道预设区A的性能。示例性的,牺牲栅层至少包括氮化物层或氧化物层中的一种,例如氮化硅层、二氧化硅层。

图5为图4对应的一实施例中形成保护层后薄膜晶体管的剖面示意图,如图4、图5所示,在源极预设区B和漏极预设区C上形成还原层114,通过后续退火工艺中还原层114对源极预设区B和漏极预设区C的还原处理,减少了源极预设区B和漏极预设区C中的氧原子,增加了氧空位的数量,从而得到电导率较高的源极区116和漏极区118,降低了源极区116与源极之间、漏极区118与漏极之间的接触电阻,从而达到提高薄膜晶体管电学性能的目的。示例性的,还原层114沿牺牲栅层112的侧壁延伸覆盖在牺牲栅层112的上表面,并且还原层114的上表面高于牺牲栅层112的顶表面,通过该设置可以充分降低源极预设区B和漏极预设区C中氧原子的数量,达到进一步优化源极区116与源极之间、漏极区118与漏极之间的接触电阻的目的。在其中一个实施例中,还原层114至少包括钛层、氮化钛层、多晶硅层、无定形硅层或碳薄膜层中的一种。其中,碳薄膜层较容易与氧化物半导体层发生反应,生成二氧化碳,从而以气体的形式释放掉源极预设区B和漏极预设区C上的还原层114,降低后续去除源极区116和漏极区118上的还原层114的制备成本。钛层和/或氮化钛层和/或多晶硅层和/或无定形硅层在高温退火过程中,夺取源极预设区B和漏极预设区C中的氧原子,从而得到电导率从半导体趋近于导体的源极区116和漏极区118;由于牺牲栅层112的保护,沟道预设区A的含氧量不变,仍为半导体。

图6为一实施例中于源极预设区和漏极预设区上形成还原层的流程示意图,参见图4,图6,在其中一个实施例中,于源极预设区B和漏极预设区C上形成还原层114包括:

S202,于源极预设区和漏极预设区上形成氮化钛膜层。

具体地,形成覆盖源极预设区B、漏极预设区C及牺牲栅层112的氮化钛层204,示例性的,氮化钛层204覆盖在源极预设区B和漏极预设区C的上表面,并沿牺牲栅层112的侧壁延伸覆盖在牺牲栅层112的上表面。示例性的,氮化钛层204的厚度为1nm~2nm,例如1nm、1.5nm、2nm等。示例性的,为了增加氮化钛层204与下层薄层之间的粘附性,可以在源极预设区B和漏极预设区C的上表面与氮化钛层204的下表面之间形成一层钛材料层。

S204,于氮化钛膜层上形成多晶硅膜层。

具体地,形成覆盖氮化钛层204的多晶硅层206,其中,多晶硅层206的顶表面高于牺牲栅层112的顶表面,具体地,基底102上形成有若干个薄膜晶体管,每个薄膜晶体管都具有对应的牺牲栅112,相邻牺牲栅层112(相邻薄膜晶体管)之间具有暴露出源极预设区B或漏极预设区C的间隔202,氮化钛膜层上的多晶硅层206覆盖氮化钛层204的上表面并填充间隔202。可以理解的是,多晶硅层206也可以换成无定形硅层。

在其中一个实施例中,还原层114对源极预设区B和漏极预设区C进行导体化处理时,退火工艺的温度范围包括:300℃~500℃,例如300℃、350℃、400℃、450℃、500℃等。

在其中一个实施例中,采用退火工艺,以使还原层114对源极预设区B和漏极预设区C进行导体化处理,包括:于氢气氛围中采用退火工艺,以使还原层114对源极预设区B和漏极预设区C进行导体化处理。通过在氢气氛围中进行退火工艺,可以提高还原层114对源极预设区B和漏极预设区C进行导体化处理的速度,即提高还原层114对源极预设区B和漏极预设区C中氧原子的吸引和捕获速度,缩短薄膜晶体管的制备周期。

如图5所示,在其中一个实施例中,于源极区116和漏极区118上形成保护层120之前,还包括:去除还原层114的步骤。示例性的,通过干法刻蚀工艺或腐蚀液包含四甲基氢氧化铵的湿法刻蚀工艺去除多晶硅层206和氮化钛层204,此时,从源极预设区B和漏极预设区C中捕获的氧原子也从基底102上移除。

继续参考图5,在源极区116和漏极区118上形成保护层120,在对沟道预设区进行氧化处理的过程中,保护层120将保护源极区116和漏极区118的表面不受氧化处理(氧气渗透)的影响,从而控制源极区116和漏极区118中氧空位的浓度保持不变。示例性的,保护层120包括氮化物层,其中,氮化物层的构成材料包括氮化硅。具体地,在源极区116和漏极区118上形成保护层120的步骤包括:首先,在源极区116和漏极区118上形成保护材料层,保护材料层填满间隔202,并且保护材料层的上表面高于牺牲栅层112的顶表面。其次,以牺牲栅层112为刻蚀停止层,进行保护材料层的回刻,以得到由填满间隔202(源极区116和漏极区118上)的保护材料层构成的保护层120。

图7为图5对应的一实施例中形成沟道区后薄膜晶体管的剖面示意图,如图7所示,在其中一个实施例中,对沟道预设区A进行氧化处理包括:于氧气氛围中对沟道预设区A进行退火处理,以形成沟道区122。

图8为图7对应的一实施例中形成栅介质膜层后薄膜晶体的剖面示意图,图9为图8对应的一实施例中形成导电材料层后薄膜晶体的剖面示意图,图10为图9对应的形成栅极层、源极层和漏极层后薄膜晶体管的剖面示意图,如图8、图9、图10所示,在其中一个实施例中,薄膜晶体管的制备方法还包括:

分别于沟道区122上形成栅极层128、于源极区116上形成源极层130以及于漏极区118上形成漏极层132。

图11为一实施例中分别于沟道区上形成栅极层、于源极区上形成源极层以及于漏极区形成漏极层的流程示意图,如图7、图11所示,在其中一个实施例中,去除牺牲栅层112之后,得到位于沟道区122的第一沟槽208;分别于沟道区122上形成栅极层128、于源极区116上形成源极层130以及于漏极区118上形成漏极层132,包括:

S302,于第一沟槽内壁形成栅介质膜层。

参见图8,于第一沟槽208内壁形成栅介质膜层210,栅介质膜层210延伸覆盖在保护层120上;其中,第一沟槽208的内壁包括第一沟槽208的侧壁和第一沟槽208的底部(沟道区122的顶表面)。

S304,形成贯穿保护层的第二沟槽以及位于第一沟槽内壁的栅介质层。

参见图8、图9,对位于保护层120上的栅介质膜层210及保护层120进行图形化处理,得到贯穿保护层120的第二沟槽212,以及由位于第一沟槽208内壁的栅介质膜层210构成的栅介质层124。示例性的,首先,在栅介质膜层210上形成硬掩膜材料层,其中,硬掩膜材料层填满第一沟槽208,并且硬掩膜材料层的顶表面高于栅介质膜层210的顶表面,硬掩膜材料层的构成材料至少包括SOH、SOC和BARC中的一种。其次,在硬掩膜材料层上形成第二图形化掩膜层,所述第二图形化掩膜层定义出第二沟槽212的形状及位置,基于第二图形化掩膜层对硬掩膜材料层进行图形化处理,以得到硬掩膜层。再次,去除第二图形化掩膜层,基于硬掩膜层对栅介质膜层210及保护层120进行图形化处理,得到贯穿保护层120的第二沟槽212和栅介质层124,其中,第二沟槽212暴露出源极区116的部分顶表面和漏极区118的部分顶表面。示例性的,栅介质层124的构成材料包括氧化铝。

S306,形成功函数材料层。

如图9所示,在第二沟槽212的内壁形成功函数材料层214,所述功函数材料层214沿第二沟槽212的侧壁延伸覆盖在栅介质层124及保护层120上;其中,第二沟槽212的内壁包括第二沟槽212的侧壁和第二沟槽212的底部(第二沟槽212暴露出的源极区116的部分顶表面和第二沟槽212暴露出的漏极区118的部分顶表面)。

S308,于功函数材料层上形成导电材料层。

如图9所示,在功函数材料层214上形成导电材料层216,所述导电材料层216填满第一沟槽208及第二沟槽212,其中,导电材料层216的顶表面高于功函数材料层214的顶表面。

S310,形成栅极层、源极层和漏极层。

如图10所示,研磨导电材料层216和功函数材料层214至暴露出栅介质层124背离保护层120的表面,得到由位于第一沟槽208内的导电材料层216构成的栅极层128,由位于第二沟槽208内的导电材料层216构成的源极层130或漏极层132,以及由剩余功函数材料层214构成的功函数层126。示例性的,功函数层126的构成材料包括氮化钛,功函数层126作为栅极层128和栅介质层124之间的接触层。栅极层128、源极层130和漏极层132的构成材料包括金属钨,即导电材料层216的构成材料包括金属钨。

应该理解的是,虽然图1、图6和图11的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图1、图6和图11中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

如图10所示,本申请还提供一种薄膜晶体管,包括:基底102、沟道区122、源极区116和漏极区118;沟道区122、源极区116和漏极区118均位于基底102上,且源极区116和漏极区118位于沟道区122的相对两侧;其中,沟道区122、源极区116和漏极区118采用如上任一项所述薄膜晶体管的制备方法制成的。

具体的,基底102可以采用未掺杂的单晶硅、掺杂有杂质的单晶硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。作为示例,在本实施例中,基底102的构成材料选用单晶硅。源极区116和漏极区118是通过采用如上任一项所述薄膜晶体管的制备方法对基底102上的氧化物半导体层110进行导体化处理得到的,沟道区122是通过采用如上任一项所述薄膜晶体管的制备方法对基底102上的氧化物半导体层110进行氧化处理得到的。氧化物半导体层110位于氧化层106和保护层108的上表面。示例性的,氧化物半导体层110包括铟镓锌氧化物层,在其他实施例中,氧化物半导体层110可以为铟镓锡氧化物(IGTO)层、铟锡锌氧化物(ITZO)层或铟镓锌锡氧化物(IGZTO)层。在实际应用中,可以根据需要在基底102和沟道区122、源极区116和漏极区118之间设置其他材料层。

上述薄膜晶体管,在源极区和漏极区在制备过程中,通过退火工艺使得还原层对下方做为源极预设区和漏极预设区的氧化物半导体层进行导体化处理,增加了源极区和漏极区中的氧空位,使得源极区和漏极区更接近于导体,增加了源极区和漏极区的电导率,从而降低源极区与源极之间、漏极区与漏极之间的接触电阻,通过对沟道预设区进行氧化处理,增加了沟道区中的氧原子,即减少了沟道区中的氧空位,使得沟道区更接近于半导体,整体提高了薄膜晶体管的工作性能。

如图7所示,在其中一个实施例中,薄膜晶体管还包括埋氧层104,埋氧层104位于基底102上,其中,沟道区122、源极区116和漏极区118位于埋氧层104背离基底102的一侧。示例性的,埋氧层104的厚度为30nm。在进行氧化处理(例如在氧气环境中进行退火处理)时,埋氧层104具有埋氧隧道的作用,可以提供氧原子。

继续参考图7,在其中一个实施例中,薄膜晶体管还包括氧化层106和阻挡层108,氧化层106和阻挡层108位于基底102上,阻挡层108位于氧化层106的相对两侧,其中,沟道区122位于氧化层106上,且沟道区122的底表面与氧化层106的顶表面重合,源极区116和漏极区118位于阻挡层108上,且源极区116的底表面与阻挡层108的顶表面重合,漏极区118的底表面与阻挡层108的顶表面重合。即沟道预设区A位于氧化层106上,沟道预设区A在氧化层106上的正投影与氧化层106的上表面重合;源极预设区B和漏极预设区C位于阻挡层108上,源极预设区B在阻挡层108上的正投影与源极预设区B下方的阻挡层108的上表面重合,漏极预设区C在阻挡层108上的正投影与漏极预设区C下方的阻挡层108的上表面重合,其中,源极预设区B和漏极预设区C的位置可以互换。示例性的,氧化层106的构成材料包括氧化物,例如氧化硅。示例性的,阻挡层108的构成材料包括氮化物,例如氮化硅。

如图7、图9、图10所示,在其中一个实施例中,薄膜晶体管还包括:多个隔离挡墙、栅介质层124、功函数层126、栅极层128、源极层130和漏极层132;多个隔离挡墙在基底102上间隔设置,这里的隔离挡墙为薄膜晶体管的制备方法中形成第二沟槽212后剩余的保护层120,示例性的,保护层120包括氮化物层,其中,氮化物层的构成材料包括氮化硅。间隔设置的隔离挡墙形成位于基底102上的第一沟槽208和位于第一沟槽208两侧的第二沟槽212,其中,第一沟槽208暴露出沟道区122,两个第二沟槽212分别暴露出源极区116和漏极区118,即第一沟槽208暴露出沟道区122的全部顶表面,两个第二沟槽212分别暴露出源极区116的部分顶表面和漏极区118的部分顶表面。栅介质层124位于第一沟槽208的内壁,其中,第一沟槽208的内壁包括第一沟槽208的侧壁和第一沟槽208的底部(沟道区122的顶表面)。功函数层126位于栅介质层124上及第二沟槽212的内壁,其中,第二沟槽212的内壁包括第二沟槽212的侧壁和第二沟槽212的底部(第二沟槽212暴露出的源极区116的部分顶表面和第二沟槽212暴露出的漏极区118的部分顶表面)。栅极层128位于第一沟槽208内的功函数层126上,且填满第一沟槽208;源极层130和漏极层132,位于第二沟槽212内的功函数层126上,且填满第二沟槽212;其中,栅极层128、源极层130和漏极层132的顶表面位于同一平面。示例性的,栅介质层124的构成材料包括氧化铝;功函数层126的构成材料包括氮化钛,功函数层126作为栅极层128和栅介质层124之间的接触层;栅极层128、源极层130和漏极层132的构成材料包括金属钨。

本申请还提供一种存储器件,包括:如上任一项所述的薄膜晶体管;电容结构,电容结构的一端与薄膜晶体管的输出端连接。

上述存储器件中的薄膜晶体管,在源极区和漏极区在制备过程中,通过退火工艺使得还原层对下方做为源极预设区和漏极预设区的氧化物半导体层进行导体化处理,增加了源极区和漏极区中的氧空位,使得源极区和漏极区更接近于导体,增加了源极区和漏极区的电导率,从而降低源极区与源极之间、漏极区与漏极之间的接触电阻,通过对沟道预设区进行氧化处理,增加了沟道区中的氧原子,即减少了沟道区中的氧空位,使得沟道区更接近于半导体,整体提高了薄膜晶体管的工作性能,达到提高存储器件性能的目的。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请实施例的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请实施例构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请实施例的保护范围。因此,本申请实施例专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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