CN102446719B - 提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法通过对NMOS器件的浮体效应存储单元的栅极进行硼的反向注入,在后续的热扩散过程中,增加栅氧中的硼含量,使得由碰撞产生的电子空穴对中的电子,更容易通过栅氧进入栅极,从而使得更多的空穴被扫到衬底,提高了浮体效应存储单元的衬底电流,从而提高了浮体效应存储单元的写入速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体工艺,尤其涉及一种提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法。
背景技术
嵌入式动态存储技术的发展已经使得大容量DRAM在目前的系统级芯片(SOC)中非常普遍。大容量嵌入式动态存储器(eDRAM)给SoC带来了诸如改善带宽和降低功耗等只能通过采用嵌入技术来实现的各种好处。传统嵌入式动态存储器(eDRAM)的每个存储单元除了晶体管之外,还需要一个深沟槽电容器结构,电容器的深沟槽使得存储单元的高度比其宽度大很多,造成制造工艺困难。其制作工艺与CMOS超大规模集成电路工艺非常不兼容,限制了它在嵌入式系统芯片(SOC)中的应用。
浮体效应存储单元(Floating Body Cell,即FBC)是一种有可能替代eDRAM的动态存储器。FBC是利用浮体效应(Floating Body Effect,即FBE)的动态随机存储器单元,其原理是利用绝缘体上硅(Silicon on Insulator,即SOI)器件中氧埋层(BOX)的隔离作用所带来的浮体效应,将被隔离的浮体(Floating Body)作为存储节点,实现写“1”和写“0”。图1A~1B是FBC的工作原理示意图。在图1A中以NMOS为例,在栅极(G)和漏极(D)端加正偏压,器件导通,由于横向电场作用,电子在漏极附近与硅原子碰撞电离,产生电子空穴对,一部分空穴被纵向电场扫入衬底,形成衬底电流,由于有氧埋层的存在,衬底电流无法释放,使得空穴在浮体积聚,定义为第一种存储状态,可定义为写“1”,写“0”的情况如图1B所示,在栅极上施加正偏压,在漏极上施加负偏压,通过PN结正向偏置,空穴从浮体发射出去,定义为第二种存储状态。由于衬底电荷的积聚,会改变器件的阈值电压(Vt),可以通过电流的大小感知这两种状态造成阈值电压的差异,即实现读操作。由于浮体效应存储单元去掉了传统DRAM中的电容器,使得其工艺流程完全与CMOS工艺兼容,同时可以构成密度更高的存储器,因此有希望替代现有的传统eDRAM应用于嵌入式系统芯片中。
浮体效应存储单元在写“1”时,即载流子在衬底积聚的过程中,写“1”的速度是由衬底电流的大小决定的。提高浮体效应存储单元的衬底电流,就可以提高浮体效应存储单元的写入速度,从而提高浮体效应存储单元的性能。
发明内容
本发明公开了一种提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法,用以使得由碰撞产生的电子空穴对中的电子,更容易通过栅氧进入栅极,从而使得更多的空穴被扫到衬底,提高了浮体效应存储单元的衬底电流,从而提高了浮体效应存储单元的写入速度。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的:
一种提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法,对一晶体管进行漏源重掺杂工艺,采用磷等五族原子进行掺杂,其中,在采用磷等五族原子进行掺杂的过程中同时注入一定剂量的硼原子进行掺杂。
如上所述的提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法,其中,所述晶体管为NMOS管。
如上所述的提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法,其中,增大磷原子注剂量作为对反向注入硼原子的剂量进行补偿,以确保总的五族原子注入后剂量分布保持不变。
如上所述的提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法,其中,完成磷等五族原子及硼原子的注入后进行热扩散,热扩散过程中硼原子会扩散到栅氧中,在栅氧中形成缺陷。
如上所述的提高附体动态随机存储单元写入速度的方法,其中,对晶体管的栅极加正电压,栅氧中硼原子形成的缺陷有助于碰撞电离的电子在纵向电场作用下穿过栅氧,同时,会有更多的碰撞电离产生的空穴被扫入衬底,从而加大了衬底电流。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法通过对NMOS器件的浮体效应存储单元的栅极进行硼的反向注入,在后续的热扩散过程中,增加栅氧中的硼含量,使得由碰撞产生的电子空穴对中的电子,更容易通过栅氧进入栅极,从而使得更多的空穴被扫到衬底,提高了浮体效应存储单元的衬底电流,从而提高了浮体效应存储单元的写入速度。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图,重点在于示出本发明的主旨。
图1A~1B是FBC的工作原理示意图;
图2是本发明提高附体动态随机存储单元写入速度的方法的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明:
图2是本发明提高附体动态随机存储单元写入速度的方法的原理图,请参见图2,一种提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法,对一晶体管进行漏源重掺杂工艺,采用磷等五族原子进行掺杂,其中,在采用磷等五族原子进行掺杂的过程中同时注入一定剂量的硼原子进行掺杂,注入的硼原子在注入之后的热过程中会扩散到栅氧之中,在栅氧中形成缺陷,当晶体管器件的栅压加上正电压后,这些缺陷有助于碰撞电离的电子在纵向电场作用下,穿过栅氧,同时会有更多的碰撞电离产生的空穴被扫入衬底,从而加大了衬底电流。
其中,本发明中的所述晶体管为NMOS管。
进一步的,本发明中的增大磷原子注剂量作为对反向注入硼原子的剂量进行补偿,以确保总的五族原子注入后剂量分布保持不变。
本发明中完成磷等五族原子及硼原子的注入后进行热扩散,热扩散过程中硼原子会扩散到栅氧中,在栅氧中形成缺陷。
本发明中对晶体管的栅极加正电压,栅氧中硼原子形成的缺陷有助于碰撞电离的电子在纵向电场作用下穿过栅氧,同时,会有更多的碰撞电离产生的空穴被扫入衬底,从而加大了衬底电流。
综上所述,本发明提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法通过对NMOS器件的浮体效应存储单元的栅极进行硼的反向注入,在后续的热扩散过程中,增加栅氧中的硼含量,使得由碰撞产生的电子空穴对中的电子,更容易通过栅氧进入栅极,从而使得更多的空穴被扫到衬底,提高了浮体效应存储单元的衬底电流,从而提高了浮体效应存储单元的写入速度。
本领域技术人员应该理解,本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例,在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容,在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施;任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例,这并不影响本发明的实质内容。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (3)
1.一种提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法,对一晶体管进行漏源重掺杂工艺,采用磷等五族原子进行掺杂,其特征在于,在采用磷等五族原子进行掺杂的过程中同时注入一定剂量的硼原子进行掺杂;
完成磷等五族原子及硼原子的注入后进行热扩散,热扩散过程中硼原子会扩散到栅氧中,在栅氧中形成缺陷;
对晶体管的栅极加正电压时,栅氧中硼原子形成的缺陷有助于碰撞电离的电子在纵向电场作用下穿过栅氧,同时,会有更多的碰撞电离产生的空穴被扫入衬底,从而加大了衬底电流;
其中,采用反向注入工艺注入一定剂量的硼原子进行掺杂。
2.根据权利要求1所述的提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法,其特征在于,所述晶体管为NMOS管。
3.根据权利要求1所述的提高浮体动态随机存储单元写入速度的方法,其特征在于,增大磷原子注剂量作为对反向注入硼原子的剂量进行补偿,以确保总的五族原子注入后剂量分布保持不变。
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