專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。
技術(shù)背景半導(dǎo)體存儲器件主要分類為易失性存儲器和非易失性存儲器。易失性存儲器主要為RAM諸如DRAM (動態(tài)隨機(jī)存取存儲器)、 SRAM (靜態(tài)隨;IM!"取存儲器)等，并且具有以下特征當(dāng)施加電源時輸 入和儲存數(shù)據(jù)，當(dāng)切斷電源時丟失數(shù)據(jù)并因此不能儲存數(shù)據(jù)。另一方面，大部分非易失存儲器具有ROM (只讀存儲器)的特征并 且即使不施加電源也可儲存數(shù)據(jù)。鑒于當(dāng)前的工藝技術(shù)，非易失性存儲器件可以分類為浮置柵極類和金 屬絕緣體半導(dǎo)體(MIS)類。然而，由于半導(dǎo)體器件日益提高的集成度，在對準(zhǔn)有源區(qū)和浮置柵極 方面存在困難，導(dǎo)致器件劣化。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)施方案涉及在浮置柵電極和控制柵電極之間具有提高的耦合比 (coupling ration)的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的該實(shí)施方案提掩使用自對準(zhǔn)浮置柵極工藝制造半導(dǎo)體器件的 方法。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，制造半導(dǎo)體器件的方法包括在半導(dǎo)體 襯底上形成氮化物層圖案，通過使用所述氮化物層圖案作為掩模蝕刻該半 導(dǎo)體襯底來形成溝槽，在該半導(dǎo)體村底的整個表面上形成絕緣層，通過拋 光該絕緣層以暴露氮化物層圖案來形成器件隔離圖案，除去氮化物層圖案 并且在該半導(dǎo)體襯底的整個表面上形成第一多晶硅層，蝕刻該第一多晶硅
層以暴露器件隔離圖案，由此在器件隔離圖案之間形成浮置柵電極，形成 覆蓋浮置柵電極的絕緣層并且在該絕緣層上形成第二多晶硅層，和圖案化 該第二多晶硅層和絕緣層，由此形成控制柵電極和絕緣層圖案。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，半導(dǎo)體器件包括在半導(dǎo)體襯底上限定 有源區(qū)的器件隔離圖案；在有源區(qū)上形成的浮置柵電極，所述浮置柵電極 的上部表面是凹陷的；在浮置柵電極上沿凹陷的上表面形成的絕緣層圖 案；和在絕緣層圖案上形成的控制柵電極。如上所述，才艮據(jù);^發(fā)明的某些實(shí)施方案，簡化了工藝、增加了成品率 并且降低了制造成本。此夕卜，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，通過自對準(zhǔn)方案形成浮置柵電極， 由此防止未對準(zhǔn)并且通過減小器件隔離圖案和有源區(qū)之間的凹坑(divot) 的深度來改善減薄效應(yīng)(thinning effect),并且因此提高器件的可靠性并 降低缺陷率.


圖1至9是說明根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的制造方法 的截面圖。
具體實(shí)施方式
參考附圖對半導(dǎo)體器件及其制造方法進(jìn)行了詳細(xì)描述。在以下描述中， 可以選擇性地或可替換地使用各個元件。對附圖中各個構(gòu)件的尺寸、測量 進(jìn)行放大以理解本發(fā)明。各個構(gòu)件的測量比例可以不同于實(shí)際測量比例。附圖中顯示的所有構(gòu)件不應(yīng)必須包括于本發(fā)明或用于限制;^發(fā)明，并 且可以加入或省去除了發(fā)明特性的核心構(gòu)件之外的構(gòu)件。在實(shí)施方案的描 述中，當(dāng)描述在層(膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)中的每一個"之上/以上/上方/ 上部"或"之下/以下/下方/下部"形成層(膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)中的每一 個時，可理解為以下情況層(膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)中的每一個形成 為直接接觸層(膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)中的每一個，并且還可理解為以 下情況可在其間另外形成其它層(膜)、其它區(qū)域、其它圖案或其它結(jié) 構(gòu)。因此，所述涵義應(yīng)該根據(jù)實(shí)施方案的技術(shù)構(gòu)思來判斷。
在本發(fā)明實(shí)施方案的描述中，為了實(shí)施方案的簡潔，省略相關(guān)公開的 結(jié)構(gòu)或功能的詳述。圖1至9是說明根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件制造方法的 截面圖。如圖1所示，在由硅(Si)的基底形成的半導(dǎo)體襯底100上形成氧化 物層圖案101和氮化物層圖案103。氧化物層圖案101和氮化物層圖案103可以通過以下方法形成在半 導(dǎo)體襯底100上形成氧化物層和在所述氧化物層上形成氮化物層，并且通 過光刻工藝圖案化所述氮化物層和氧化物層。氧化物層圖案101和氮化物層圖案103的厚度可以是1000A 1500A?？梢酝ㄟ^使用熱氧化或沉積形成氧化物層101a。參考圖2，通過使用氧化物層圖案101和氮化物層圖案103作為掩模 蝕刻半導(dǎo)體襯底100給定深度，由此形成溝槽IIO。可以通過使用干蝕刻工藝諸如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)形成溝槽IIO。在 這樣的干蝕刻工藝中，通常，對離子施加能量以加速所述離子并且物理或 人工地產(chǎn)生與半導(dǎo)體襯底100的撞擊，由此除去半導(dǎo)體襯底100的硅原子。結(jié)果，在半導(dǎo)體襯底IOO的溝槽形成區(qū)域上，形成具有給定深度的溝 槽110并且限定半導(dǎo)M底上的有源區(qū)，在該有源區(qū)上形成器件。氧化物層圖案101和氮化物層圖案103保留在半導(dǎo)體襯底100上。參考圖3，在其上已經(jīng)形成氧化物層圖案101、氮化物層圖案103和溝 槽110的半導(dǎo)體襯底100上形成絕緣層105a。在具有給定深度的溝槽110中間隙填充絕緣層105a?？梢酝ㄟ^HDP-CVD (高密度等離子體化學(xué)氣相沉積)形成絕緣層 105a。絕緣層105a可以是氧化物層。絕緣層105a的頂表面可以不通過具有溝槽110的半導(dǎo)體襯底100的階 梯覆蓋來極化。如圖4所示，通過化學(xué)機(jī)械拋光來拋光和極化絕緣層105a的頂表面以 暴露氮化物層圖案103。此處，氮化物層圖案103可以用作化學(xué)M拋光的蝕刻停止層。在溝槽110內(nèi)形成絕緣層圖案103，因此形成器件隔離圖案105。器件 隔離圖案105可以是即淺溝槽隔離圖案。器件隔離圖案105可以從半導(dǎo)體襯底100突出1000 A ~ 1500 A。如圖5和6所示，移除氮化物層圖案103并且在半導(dǎo)體襯底100的整 個表面上形成第一多晶硅層107a。第一多晶硅層107a是浮置柵極形成材料，并且可以形成為具有足以覆 蓋器件隔離圖案105和氧化物層圖案101的厚度。如圖7所示，體蝕刻(bulketch)第一多晶娃層107a的整個表面。所述體蝕刻通過干蝕刻工藝諸如RIE工藝進(jìn)行，并且通過蝕刻第一多 晶硅層107a的整個表面直至暴露器件隔離圖案105的頂表面，形成浮置柵 電極107。在器件隔離圖案105和器件隔離圖案105之間的有源區(qū)上形成浮置柵 電極107，并且浮置柵電極107的上表面低于器件隔離圖案105的上表面。此時，各向異性蝕刻第一多晶硅層107a，因此笫一多晶硅層107a可 保留在器件隔離圖案的側(cè)壁中。即，干蝕刻工藝是在襯底的垂直方向上的蝕刻速率大于在水平方向上 的蝕刻速率的各向異性蝕刻方法，因此器件隔離圖案105之間的第一多晶 硅層107a在中心部分的蝕刻速率高于在邊緣部分的蝕刻速率。浮置柵電極107的上表面可以在器件隔離圖案105之間形成為U形。然后，可以蝕刻器件隔離圖案105的一部分。當(dāng)蝕刻器件隔離圖案105的一部分時，器件隔離圖案105的頂部可以 低于浮置柵電極107的頂部。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，通過自對準(zhǔn)方案使用器件隔離圖案105 而無需掩模工藝和拋光工藝，形成浮置柵電極107，因此具有簡化工藝和 可防止由掩模未對準(zhǔn)所導(dǎo)致的圖案缺陷的優(yōu)點(diǎn)。此外，在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，通過自對準(zhǔn)方案形成器件隔離圖 案105和浮置柵電極107,因此通過減小器件隔離圖案105和有源區(qū)之間 的凹坑的深度來改善減薄效應(yīng)，由此防止電流泄漏和提高可靠性。如圖8所示，在其上具有器件隔離圖案105和浮置柵電極107的半導(dǎo)
體襯底100上連續(xù)沉積氧化物-氮化物-氧化物層(以下，稱為'ONO層，)， 由此形成ONO層109a。
ONO層109a可以形成為沿浮置柵電極107的凹陷上表面具有均勻的 厚度。
通過在ONO層109a上沉積多晶硅形成第二多晶珪層115a。
參考圖9，通過圖案化第二多晶珪層115a和ONO層109a，在浮置柵 電極107上形成ONO圖案109和控制柵電極115。
結(jié)果，可以在半導(dǎo)體襯底100上形成的有源區(qū)上形成由浮置柵電極 107、 ONO圖案109和控制柵電極115構(gòu)成的柵極堆疊物120。
雖然已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的幾個實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)理解在本實(shí)施方案中可做出改變而沒有脫離本發(fā)明的原理和精神，本發(fā) 明的范圍由權(quán)利要求及其等同物所限定。
權(quán)利要求
1. 一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成氮化物層圖案；通過使用所述氮化物層圖案作為掩模蝕刻所述半導(dǎo)體襯底形成溝槽；在所述半導(dǎo)體襯底的整個表面上形成絕緣層；通過拋光所述絕緣層以暴露所述氮化物層圖案形成器件隔離圖案；移除所述氮化物層圖案，由此在所述半導(dǎo)體襯底的整個表面上形成第一多晶硅層；蝕刻所述第一多晶硅層以暴露所述器件隔離圖案，由此在所述器件隔離圖案之間形成浮置柵電極；形成覆蓋所述浮置柵電極的絕緣層并且在所述絕緣層上形成第二多晶硅層；和圖案化所述第二多晶硅層和所述絕緣層，由此形成控制柵電極和絕緣層圖案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用干蝕刻對所述第一多晶硅層進(jìn) 行蝕刻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在通過蝕刻所述第一多晶硅層在所 述器件隔離圖案之間形成所述浮置柵電極中，所述浮置柵電極的中心部分 的高度低于所述浮置柵電極的邊緣部分的高度，所述邊緣部分的高度低于 所述器件隔離圖案的高度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在形成所述浮置柵電極之后，移 除所述器件隔離圖案的一部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過連續(xù)沉積氧化物層、氮化物層 和氧化物層形成所述第一絕緣層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述半導(dǎo)體襯底上的所述氮化物 層圖案的形成包括在所述半導(dǎo)體村底上形成氧化物層； 在所述氧化物層上形成氮化物層;和通過圖案化所述氮化物層和所述氧化物層形成所述氮化物層圖案和所述氧化物層圖案。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述氧化物層圖案和所述氮化物層圖案的厚度是iooo A ~ 1500 A。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述器件隔離圖案從所述半導(dǎo)體襯底突出iooo A ~ 1500 A。
9. 一種半導(dǎo)體器件，包括 在半導(dǎo)體襯底上限定有源區(qū)的器件隔離圖案；在所述有源區(qū)上形成的浮置柵電極，所述浮置柵電極的上表面是凹陷的；在所述浮置柵電極上沿所述凹陷的上表面形成的絕緣層圖案；和 在所述絕緣層圖案上形成的控制柵電極。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中所述器件隔離圖案從所述半導(dǎo)體襯 底突出1000 A ~ 1500 A。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中所述絕緣層圖案是氧化物層-氮化物 層-氧化物層圖案。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述浮置柵電極的中心部分的高度 低于所述浮置柵電極的邊緣部分的高度，所述邊緣部分的高度低于所述器 件隔離圖案的高度。
全文摘要
本發(fā)明提供半導(dǎo)體器件及其制造方法。半導(dǎo)體器件制造方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成氮化物層圖案；通過使用所述氮化物層圖案作為掩模蝕刻所述半導(dǎo)體襯底來形成溝槽；在所述半導(dǎo)體襯底的整個表面上形成絕緣層；通過拋光所述絕緣層以暴露所述氮化物層圖案來形成器件隔離圖案；移除所述氮化物層圖案并且因此在所述半導(dǎo)體襯底的整個表面上形成第一多晶硅層；蝕刻所述第一多晶硅層以暴露所述器件隔離圖案并且因此在所述器件隔離圖案之間形成浮置柵極；形成覆蓋所述浮置柵極的絕緣層并且在所述絕緣層上形成第二多晶硅層；和圖案化所述第二多晶硅層和所述絕緣層并且因此形成控制柵電極和絕緣層圖案。
文檔編號H01L21/8234GK101399228SQ20081016681
公開日2009年4月1日 申請日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者全幸林 申請人:東部高科股份有限公司