[發明專利]半導體器件及其制造方法

無效

• 申請號: 200910050409.3
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101877354A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 徐偉中;林德成;卓起德;游寬結;張文廣
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L27/112
• 分類號: H01L27/112;H01L21/82
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及半導體器件及其制造方法。

背景技術

半導體器件廣泛應用于集成電路，半導體器件的性能嚴重影響集成電路的性能。氮化物只讀存儲器(NROM，Nitride?Read-Only?Memory)包含雙疊多晶硅柵(stacked?dual?poly-silicon)結構，該結構用作NROM的控制柵(Control?Gate)和字線(WL，Word?Line)。所述雙疊多晶硅柵結構包含第一柵(Poly1)和第二柵(Poly2)，其中Poly1位于Poly2下方。

當Poly1和Poly2均采用非晶硅材料形成，形成工藝通常為低溫下的爐管工藝(Furnace?Process)，所述低溫可以為500～550攝氏度(℃)。在形成Poly1后，需要經過必要的熱處理(Thermal?Process)過程，然后再沉積Poly2。

但在實際制造過程中，由于熱處理過程會使Poly1部分結晶，且所述結晶的晶向為一隨機方向，而Poly2仍然為非晶硅，因此通過現有方案制作出的雙柵NROM中，將導致下述問題：

1，參照圖1，為現有雙柵NROM部分結構的透射電子顯微結果圖，從該圖可以看出，一方面Poly1和Poly2之間產生了明顯的分界面10，另一方面，Poly1靠近底部的側面有損壞，見圖中圓圈標明的區域。

2，由于Poly1在Poly2沉積后是部分或全部結晶的，具有隨機晶向的晶粒組成，而Poly的蝕刻速率會受晶粒晶向的影響，這導致雙疊多晶硅柵結構蝕刻的寬度尺寸相差很大。

3，由于Poly1和Poly2晶體結構不匹配，它們在熱處理過程中重結晶行為不一致；而且熱膨脹系數也不匹配，其最后的結果是雙疊多晶硅柵在后續的熱處理過程中會發生變形，從而進一步降低硅柵的尺寸均勻性。

上述問題導致Poly1和Poly2的性質不匹配，進而降低NROM的性能。

發明內容

本發明解決的是包含雙疊多晶硅柵的半導體器件中雙柵晶體結構不匹配不同而使得雙柵性質不匹配，降低NROM性能的問題。

本發明提出了半導體器件，包含雙疊多晶硅柵結構，所述雙疊多晶硅柵結構由第一柵及第二柵構成，第二柵疊于第一柵上，其中所述第一柵的結構及第二柵的結構為晶體結構，第一柵與第二柵的晶粒大小匹配，且第一柵與第二柵的晶向結構匹配。

本發明還提出了半導體器件制造方法，所述半導體器件包括雙疊多晶硅柵結構，所述雙疊多晶硅柵結構由第一柵及第二柵構成，第二柵疊于第一柵上，包括：用爐管工藝形成所述第一柵；對第一柵多晶硅進行熱處理；第一柵多晶硅圖形化；用單片腔式化學氣相沉積工藝形成所述第二柵，由于采用單片腔式化學氣相沉積工藝沉積可以對Poly2的晶粒大小和晶粒晶向進行很好的調節和控制，而且多晶硅沉積的重復性好，在沉積前其中所述第一柵及第二柵的結構為晶體結構，第一柵與第二柵的晶粒大小匹配，且第一柵與第二柵的晶向結構匹配。

本發明提出的方案中由于雙疊多晶硅柵結構中第一柵及第二柵的結構為晶體結構，且Poly1和Poly2的晶粒大小和晶粒晶向結構分別匹配，因此避免了Poly1和Poly2的性質不匹配、在制造過程中Poly1和Poly2重結晶行為不一致，使得Poly1及Poly2產生交界面且Poly1側面有損壞，各個雙疊多晶硅柵結構形狀發生扭曲變形、寬度尺寸均勻性不好，進而降低NROM性能的問題。

附圖說明

圖1為現有雙柵NROM部分結構的掃描結果圖；

圖2為本發明實施例中雙柵NROM部分結構的掃描結果圖；

圖3為本發明實施例提出的半導體器件制造方法流程圖。

具體實施方式

盡管下面將參照附圖對本發明進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發明的限制。

為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本發明由于不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須作出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規工作。