[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610073071.3
• 申請(qǐng)日: 2016-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN107039450B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋長(zhǎng)庚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國(guó)際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/11524
• 分類號(hào): H01L27/11524;H01L21/764
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 張海強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法。該方法包括：提供襯底結(jié)構(gòu)，包括：半導(dǎo)體襯底，包括沿第一方向延伸的有源區(qū)和與有源區(qū)鄰接的隔離區(qū)，以及在有源區(qū)上的柵極絕緣層、在柵極絕緣層上的電荷存儲(chǔ)層、在電荷存儲(chǔ)層上的柵間電介質(zhì)層和在柵間電介質(zhì)層上的第二柵極層；在襯底結(jié)構(gòu)上形成圖案化的金屬柵極層并作為掩模刻蝕第二柵極層、柵間電介質(zhì)層和電荷存儲(chǔ)層，從而形成多個(gè)在第一方向上分離的柵極結(jié)構(gòu)；在多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)頂部處形成層間電介質(zhì)層，以覆蓋多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)之間的使其在第一方向分離的空間，從而在多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)之間的空間中形成空氣間隙。本發(fā)明在多個(gè)柵極之間的空間中形成空氣間隙，降低了耦合電容，改善了器件性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法，更具體地，涉及閃存存儲(chǔ)器及其制造方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體器件尺寸不斷減小。然而，在存儲(chǔ)器(例如，NAND型非易失性存儲(chǔ)器)中，隨著器件的小型化，柵極線(即，字線)之間的電容對(duì)器件性能影響很大。在現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝中，采用填充層間電介質(zhì)的方法來(lái)對(duì)柵極線進(jìn)行隔離，然而現(xiàn)有技術(shù)中的方法造成柵極之間電容較大，進(jìn)而影響了器件性能。

因此，如何降低柵極或柵極線之間的電容，是目前半導(dǎo)體工藝中的挑戰(zhàn)之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了上述現(xiàn)有技術(shù)中存在問題，并針對(duì)上述問題中的至少一個(gè)問題提出了本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：提供襯底結(jié)構(gòu)，襯底結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體襯底包括沿第一方向延伸的有源區(qū)和與有源區(qū)鄰接的隔離區(qū)，以及在有源區(qū)上的柵極絕緣層、在柵極絕緣層上的電荷存儲(chǔ)層、在電荷存儲(chǔ)層上的柵間電介質(zhì)層和在柵間電介質(zhì)層上的第二柵極層；在襯底結(jié)構(gòu)上形成圖案化的金屬柵極層，圖案化的金屬柵極層包括沿與第一方向不同的第二方向延伸并且在第一方向上彼此分離的多條柵極線；以圖案化的金屬柵極層作為掩模刻蝕第二柵極層、柵間電介質(zhì)層和電荷存儲(chǔ)層，從而形成多個(gè)在第一方向上分離的柵極結(jié)構(gòu)，從而每一個(gè)柵極結(jié)構(gòu)包括層疊在柵極絕緣層上的電荷存儲(chǔ)部、在電荷存儲(chǔ)部上的柵間電介質(zhì)層的部分、和在柵間電介質(zhì)層的部分上的第二柵極、以及在第二柵極上的金屬柵極線的部分；在多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)頂部處形成層間電介質(zhì)層，以覆蓋多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)之間的使其在第一方向分離的空間，從而在多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)之間的空間中形成空氣間隙。

在一個(gè)實(shí)施例中，在多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)頂部處形成層間電介質(zhì)層的步驟為：采用PECVD工藝在多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)頂部處形成層間電介質(zhì)層。

在一個(gè)實(shí)施例中，層間電介質(zhì)層的厚度為50～800nm。

在一個(gè)實(shí)施例中，有源區(qū)具有沿第一方向延伸的鰭片的形式，隔離區(qū)是溝槽式隔離區(qū)。

在一個(gè)實(shí)施例中，在襯底結(jié)構(gòu)上形成圖案化的金屬柵極層的步驟之前，還包括：在第二柵極層上形成粘合層，用于促進(jìn)金屬柵極層與第二柵極層之間的接合。

在一個(gè)實(shí)施例中，在襯底結(jié)構(gòu)中，隔離區(qū)的上表面低于與其相鄰的有源區(qū)的上表面，從而形成凹陷，并且第二柵極層還以在凹陷的底面和側(cè)壁與第二柵極層之間存在柵間電介質(zhì)層的方式填充凹陷。

在一個(gè)實(shí)施例中，金屬層材料為鎢、鈦、鎳、鈀、鉑、銠、鉈中的一個(gè)或多個(gè)或其合金或其金屬硅化物。

在一個(gè)實(shí)施例中，有源區(qū)還包括用于外圍裝置的區(qū)域，方法還包括：在區(qū)域處，形成穿過第二柵極層和柵間電介質(zhì)層到電荷存儲(chǔ)層的開口，其中所形成的圖案化的金屬柵極層與第二柵極層接觸，并經(jīng)由開口與電荷存儲(chǔ)層接觸。

在一個(gè)實(shí)施例中，在襯底結(jié)構(gòu)上形成圖案化的金屬柵極層的步驟包括：在第二柵極層上形成圖案化的硬掩模層，圖案化的硬掩模層至少具有與柵極線對(duì)應(yīng)的圖案；以金屬材料覆蓋圖案化的硬掩模層，來(lái)形成填充與柵極線對(duì)應(yīng)的圖案的金屬層；對(duì)金屬層進(jìn)行平坦化，以使得剩余的金屬層的上表面與剩余的圖案化的硬掩模層的上表面齊平，形成圖案化的金屬柵極層。