[發明專利]一種半導體器件結構的制作方法

有效

• 申請號: 201410058151.2
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN104867831B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 張翼英;尚飛
• 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: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙)31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明屬于半導體制造領域，特別是涉及一種半導體器件結構的制作方法。

背景技術

存儲器用于存儲大量數字信息，最近據調查顯示，在世界范圍內，存儲器芯片大約占了半導體交易的30%，多年來，工藝技術的進步和市場需求催生越來越多高密度的各種類型存儲器，如RAM(隨機存儲器)、DRAM(動態隨機存儲器)、ROM(只讀存儲器)、EPROM(可擦除可編程只讀存儲器)、FLASH(閃存)和FRAM(鐵電存儲器)等，其中，閃存存儲器以其便捷，存儲密度高，可靠性好等優點成為存儲技術的主流，被廣泛應用在各類諸如智能卡、SIM卡、微控制器、手機等電子產品中。從二十世紀八十年代第一個閃存產品問世以來，隨著技術的發展和各類電子產品對存儲的需求，閃存被廣泛用于手機，筆記本，掌上電腦和U盤等移動和通訊設備中，閃存為一種非易變性存儲器，其運作原理是通過改變晶體管或存儲單元的臨界電壓來控制門極通道的開關以達到存儲數據的目的，使存儲在存儲器中的數據不會因電源中斷而消失，而閃存為電可擦除且可編程的只讀存儲器的一種特殊結構。如今閃存已經占據了非揮發性半導體存儲器的大部分市場份額，成為發展最快的非揮發性半導體存儲器。

一般而言，閃存為分柵結構或堆疊柵結構或兩種結構的組合。分柵式閃存由于其特殊的結構，相比堆疊柵閃存在編程和擦除的時候都體現出其獨特的性能優勢，因此分柵式結構由于具有高的編程效率，字線的結構可以避免“過擦除”等優點，應用尤為廣泛。

現有的一種分柵結構的閃存器件，其制作方法是通過阻擋層直接對下方的控制柵和浮柵分別進行刻蝕形成分柵結構。這種刻蝕方法，在刻蝕浮柵的過程中會對控制柵的側壁造成破壞的同時，會造成控制柵的頂部出現頸縮現象，嚴重影響器件的性能，

現有的另一種分柵結構的閃存器件的制作方法是，先通過阻擋層對控制柵進行刻蝕，然后通過原子層沉積工藝于刻蝕完成后的控制柵表面形成二氧化硅保護層，再進行對下方的浮柵進行刻蝕，形成分柵結構。這種刻蝕方法，雖然可以避免刻蝕浮柵過程中對控制柵的側壁造成的破壞，但由于控制柵頂部的頸縮現象在控制柵刻蝕的過程已經產生，故該方法仍然不可避免控制柵頂部出現的頸縮現象，同樣不能保證器件形貌和性能的穩定。

因此，提供一種可以在制作分柵結構過程中能同時避免控制柵側壁的破壞及控制柵與浮柵之間出現頸縮現象的方法實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種半導體器件結構的制作方法，用于解決現有技術中制作分柵結構過程中難以同時避免控制柵側壁的破壞及控制柵與浮柵之間出現頸縮現象的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種半導體器件結構的制作方法，至少包括以下步驟：

1）提供一半導體襯底，于所述半導體襯底表面依次形成浮柵氧化層、浮柵多晶硅層、介質層及控制柵多晶硅層；

2）于所述控制柵多晶硅層表面形成間隔排列的阻擋層，并于所述阻擋層兩側形成犧牲側墻；

3）以所述阻擋層及犧牲側墻為掩膜，對所述控制柵多晶硅層進行刻蝕，刻蝕停止于所述介質層；

4）去除所述犧牲側墻；

5）以所述阻擋層為掩膜，對所述介質層及浮柵多晶硅層進行刻蝕，刻蝕停止于所述浮柵氧化層。

作為本發明的半導體器件結構的制作方法的一種優選方案，所述浮柵氧化層為二氧化硅層，所述介質層為二氧化硅-氮化硅-二氧化硅疊層。

作為本發明的半導體器件結構的制作方法的一種優選方案，所述阻擋層的材料為多晶硅、二氧化硅及氮化硅中的一種。

作為本發明的半導體器件結構的制作方法的一種優選方案，所述浮柵多晶硅層及控制柵多晶硅層為P型摻雜的多晶硅，摻雜濃度為1E19～1E21/cm³。

作為本發明的半導體器件結構的制作方法的一種優選方案，所述犧牲側墻的材料為絕緣介質、聚合物、石墨及金屬中的一種或兩種以上的組合。

作為本發明的半導體器件結構的制作方法的一種優選方案，步驟2）包括以下步驟：

2-1）形成覆蓋所述阻擋層的上表面及側壁、所述控制柵多晶硅層上表面的犧牲層；

2-2）去除所述阻擋層上表面及所述控制柵多晶硅層上表面的犧牲層，保留所述阻擋層側壁的犧牲層以形成犧牲側墻。

優選地，步驟2-1）所述犧牲層為：a）采用材料為化學氣相淀積法或原子層沉積法制備的絕緣介質；或b）采用物理氣相沉積法或原子層沉積法制備的金屬；或c）采用物理氣相沉積法制備的無定形碳；或d）采用旋涂法制備的聚合物；或以上a）、b）、c）、d）中兩種以上組成的疊層。