一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法及其半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法及其半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。本發(fā)明的制造方法是：在所述控制柵極下方形成兩個(gè)橫向的凹槽后，淀積氮化硅薄膜并使氮化硅薄膜填滿所述兩個(gè)橫向的凹槽，然后對(duì)所述氮化硅薄膜進(jìn)行刻蝕以在控制柵極的兩側(cè)形成氮化硅柵極側(cè)墻，并將位于所述兩個(gè)橫向的凹槽內(nèi)的氮化硅薄膜作為假柵用于存儲(chǔ)電荷。本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法采用自對(duì)準(zhǔn)工藝將控制柵極兩側(cè)的氮化硅薄膜的柵極側(cè)墻和假柵進(jìn)行分割，工藝過程簡單，易于控制，不僅使得所制造的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的工作可靠性提高，還大大降低了其生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法及其半導(dǎo)體存儲(chǔ)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法及其半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今隨著半導(dǎo)體存儲(chǔ)器技術(shù)的不斷發(fā)展，一方面半導(dǎo)體存儲(chǔ)器被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中，另一方面半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的尺寸越來越小以及密度越來越高。中國專利申請(qǐng)200910027498.X提出了一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，如圖1所示，它是沿該器件電流溝道長度方向的剖面圖。該半導(dǎo)體存儲(chǔ)器10具有兩個(gè)被絕緣體304所分隔開的浮柵，即浮柵312與浮柵313 ;控制柵極由多晶硅層303以及金屬層302組成；控制柵的導(dǎo)體層上是絕緣層301 ;字線邊墻305以及311是絕緣體如氮化硅材料，它們將控制柵導(dǎo)體包圍以使之與所述器件的其它導(dǎo)體絕緣；源區(qū)314與漏區(qū)315的摻雜類型通常與襯底305相反；源區(qū)314與漏區(qū)315之間為器件的溝道320 ;源區(qū)314與漏區(qū)315之間的電流沿溝道320通過，其密度受浮柵312和浮柵313中的電荷數(shù)量的影響。因此，控制兩個(gè)浮柵內(nèi)電荷密度就可實(shí)現(xiàn)在這個(gè)器件中存儲(chǔ)至少兩個(gè)位，如果將每個(gè)浮柵的電壓水平分為4層，該半導(dǎo)體存儲(chǔ)器10將可以存儲(chǔ)四個(gè)位。中國專利申請(qǐng)200910027498.X還提出了如圖1所示的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器10的制造方法，該方法是先通過一次淀積和刻蝕工藝形成浮柵312和浮柵313，浮柵312和浮柵313為導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料為氮化鈦、氮化鉭或者多晶硅中的任意一種；然后，淀積絕緣材料并經(jīng)刻蝕工藝形成字線邊墻311。
[0003]如上所述，該技術(shù)方案的不足在于:一是浮柵312和浮柵313與字線邊墻311是通過兩次淀積工藝和兩次刻蝕工藝形成的，工藝過程復(fù)雜，難于控制；二是該半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造難度大和成本高。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法及其半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，本發(fā)明采用一次淀積工藝和一次刻蝕工藝，同時(shí)形成柵極側(cè)墻和用于存儲(chǔ)電荷的浮柵，以簡化半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的工藝步驟，降低半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造難度和成本，提高半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的工作可靠性。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法，其具體步驟包括:
(1)在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)；
(2)在所述半導(dǎo)體襯底的表面形成第一層絕緣薄膜；
(3)在所述第一層絕緣薄膜上形成第一層導(dǎo)電薄膜；
(4)通過光刻工藝確定柵區(qū)的位置，并以光刻膠為掩膜對(duì)所述第一層導(dǎo)電薄膜進(jìn)行刻蝕，由該刻蝕后剩余的第一層導(dǎo)電薄膜形成器件的控制柵極；
(5)以各向同性的刻蝕方式，在所述控制柵極下方的第一層絕緣薄膜內(nèi)刻蝕出兩個(gè)橫向的凹槽；
(6)在經(jīng)步驟(5)形成的結(jié)構(gòu)表面氧化形成第二層絕緣薄膜；
其特征在于還包括:
(7)覆蓋經(jīng)步驟(6)形成的結(jié)構(gòu)淀積一層氮化硅薄膜，該氮化硅薄膜填滿所述兩個(gè)橫向的凹槽；
(8)對(duì)所述氮化硅薄膜進(jìn)行刻蝕，在所述控制柵極的兩側(cè)形成柵極側(cè)墻，該柵極側(cè)墻填滿所述兩個(gè)橫向的凹槽；
(9)以離子注入方式，在所述控制柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)分別形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0007]本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案是:
本發(fā)明所述第一層絕緣薄膜的材質(zhì)為氧化硅，該氧化硅的厚度為5-40納米。
[0008]本發(fā)明所述第一層導(dǎo)電薄膜的材質(zhì)為多晶硅，該多晶硅的厚度為20-400納米。
[0009]本發(fā)明所述第二層絕緣薄膜的材質(zhì)為氧化硅，該氧化硅的厚度為2-20納米。
[0010]根據(jù)上述一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法所制造的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，它包括設(shè)有溝槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底的表面設(shè)有第一層絕緣薄膜，該第一層絕緣薄膜上設(shè)有控制柵極，該控制柵極的兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)分別設(shè)有源區(qū)和漏區(qū)；其特征在于它還包括:
該控制柵極的下方設(shè)有被第一層絕緣薄膜分開的由氮化硅材料制成的兩個(gè)假柵；
所述兩個(gè)假柵與控制柵極、半導(dǎo)體襯底均由第二層絕緣薄膜隔離；
所述控制柵極的兩側(cè)的半導(dǎo)體層襯底上分別設(shè)有由氮化硅材料制成的柵極側(cè)墻，該柵極側(cè)墻分別與設(shè)在同一側(cè)的假柵相連接。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著優(yōu)點(diǎn)在于:
第一，本發(fā)明的制造方法首在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器器件的控制柵極的下方形成兩個(gè)橫向的凹槽，然后直接淀積氮化硅薄膜并使氮化硅薄膜填滿所述兩個(gè)橫向的凹槽，再對(duì)氮化硅薄膜進(jìn)行刻蝕，在控制柵極的兩側(cè)形成氮化硅柵極側(cè)墻，并將位于兩個(gè)橫向的凹槽內(nèi)的氮化硅薄膜作為器件的假柵用于存儲(chǔ)電荷，這樣?xùn)艠O側(cè)墻和假柵只需要進(jìn)行一次淀積工藝和刻蝕工藝便可自對(duì)準(zhǔn)形成，由此大大簡化了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造工藝步驟，使得半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造工藝過程簡單、易于控制，從而高了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的工作可靠性；
第二，本發(fā)明的制造方法簡化了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造工藝過程，不僅能夠降低半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造難度，還能夠大大降低其生產(chǎn)成本。
[0012]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2至圖6是本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法的一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意圖。
[0014]圖7是本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)不同數(shù)據(jù)時(shí)的傳輸特性曲線。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]為清楚地說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，說明書附圖中所列示圖，放大了本發(fā)明所述的層和區(qū)域的厚度，且所示圖形大小并不代表實(shí)際尺寸；附圖是示意性的，不應(yīng)限定本發(fā)明的范圍。說明書中所列實(shí)施例不應(yīng)僅限于附圖中所示區(qū)域的特定形狀，而是包括所得到的形狀如制造引起的偏差等、再如刻蝕得到的曲線通常具有彎曲或圓潤的特點(diǎn)，但在本發(fā)明實(shí)施例中均以矩形表示；同時(shí)在下面的描述中，所使用的術(shù)語襯底可理解為包括正在工藝加工中的半導(dǎo)體晶片，還包括在其上所制備的其它薄膜層。
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0018]圖2至圖6是本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法的一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意圖，其具體實(shí)施步驟依次如下:
結(jié)合圖2，首先在半導(dǎo)體襯底200內(nèi)制造出溝槽隔離結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體襯底200的材質(zhì)可為硅襯底或絕緣體上的硅襯底等，溝槽隔離結(jié)構(gòu)為業(yè)界所公知的結(jié)構(gòu)，圖2中沒有示出。溝槽隔離結(jié)構(gòu)形成后，在半導(dǎo)體襯底200的表面淀積第一層絕緣薄膜201，該第一層絕緣薄膜201可為氧化硅，其厚度為5-40納米；接著在第一層絕緣薄膜201上淀積第一層導(dǎo)電薄膜，該第一層導(dǎo)電薄膜為摻雜的多晶硅，其厚度為20-400納米；然后在第一層導(dǎo)電薄膜上淀積一層光刻膠203并通過光刻工藝確定柵區(qū)的位置，然后以光刻膠203為掩膜對(duì)第一層導(dǎo)電薄膜進(jìn)行刻蝕，刻蝕后剩余的第一層導(dǎo)電薄膜形成控制柵極202。
[0019]結(jié)合圖3，通過各向同性的刻蝕方法對(duì)第一層絕緣薄膜201進(jìn)行刻蝕，在控制柵極202下方的第一層絕緣薄膜201內(nèi)刻蝕得到兩個(gè)橫向的凹槽，即第一凹槽301和第二凹槽302。
[0020]結(jié)合圖4，與水平面夾角30 - 60度進(jìn)行傾斜的離子注入，該離子注入通常使用氮離子，它具有影響有源區(qū)表面以降低被注入硅表面的氧化速度的作用；然后進(jìn)行氧化以形成第二層絕緣薄膜，該第二層絕緣薄膜為氧化硅，其厚度為1-10納米；該第二層絕緣薄膜包括在半導(dǎo)體襯底200的表面形成的第一柵介質(zhì)層205和包圍控制柵極202形成的第二柵介質(zhì)層204。
[0021]結(jié)合圖5，覆蓋所形成的結(jié)構(gòu)淀積一層氮化硅薄膜，該氮化硅薄膜填滿第一凹槽301和第二凹槽302，然后對(duì)氮化硅薄膜進(jìn)行刻蝕并在控制柵極202的兩側(cè)形成柵極側(cè)墻，即為控制柵極202兩側(cè)的第一柵極側(cè)墻206a和第二柵極側(cè)墻206b ;位于第一凹槽301和第二凹槽302內(nèi)的氮化硅薄膜分別作為第一假柵207和第二假柵208用于存儲(chǔ)電荷；同時(shí)第一柵極側(cè)墻206a和第一假柵207相連，第二柵極側(cè)墻206b和第二假柵208相連，這樣就自對(duì)準(zhǔn)地制造了柵極側(cè)墻和假柵。
[0022]結(jié)合圖6，最后進(jìn)行源區(qū)和漏區(qū)離子注入，在控制柵柵極202的兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成源區(qū)209和漏區(qū)210。
[0023]圖6所示，為本發(fā)明所述半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法所制造的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的一個(gè)實(shí)施例，該半導(dǎo)體存儲(chǔ)器包括設(shè)有溝槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底200，該半導(dǎo)體襯底200上設(shè)有控制柵極202，在半導(dǎo)體襯底200上、控制柵極202的下方設(shè)有由氮化硅材料制成的作為電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)假柵，即第一假柵207和第二假柵208，該第一假柵207和第二假柵208在控制柵極202的下方被第一層絕緣薄膜201分開；該第一假柵207和第二假柵208與控制柵極202由第二層絕緣薄膜(第二柵介質(zhì)層204)隔離，并與半導(dǎo)體襯底200由第二層絕緣薄膜(第一柵介質(zhì)層204)隔離；在控制柵極202的兩側(cè)的半導(dǎo)體層襯底200上分別設(shè)有由氮化硅材料制成的柵極側(cè)墻，即第一柵極側(cè)墻206a和第二柵極側(cè)墻206b ;其中，該柵極側(cè)墻分別與設(shè)在同一側(cè)的假柵相連接，即:第一柵極側(cè)墻206a與第一假柵207相連接，第二柵極側(cè)墻206b與第二假柵208相連接；在控制柵極202兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)分別設(shè)有源區(qū)209和漏區(qū)210。
[0024]本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可進(jìn)行雙位存儲(chǔ)，圖7所示為本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分別存儲(chǔ)數(shù)據(jù)(1，1)、(1，0)、(0，1)和(0，0)時(shí)的傳輸特性曲線。
[0025]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中凡未涉到的說明屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)，可參考公知技術(shù)加以實(shí)施。
[0026]以上【具體實(shí)施方式】及實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法及其半導(dǎo)體存儲(chǔ)器技術(shù)思想的具體支持，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在本技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何等同變化或等效的改動(dòng)，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法，其具體步驟包括: (1)在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)； (2)在所述半導(dǎo)體襯底的表面形成第一層絕緣薄膜； (3)在所述第一層絕緣薄膜上形成第一層導(dǎo)電薄膜； (4)通過光刻工藝確定柵區(qū)的位置，并以光刻膠為掩膜對(duì)所述第一層導(dǎo)電薄膜進(jìn)行刻蝕，由該刻蝕后剩余的第一層導(dǎo)電薄膜形成器件的控制柵極； (5)以各向同性的刻蝕方式，在所述控制柵極下方的第一層絕緣薄膜內(nèi)刻蝕出兩個(gè)橫向的凹槽； (6)在經(jīng)步驟(5)形成的結(jié)構(gòu)表面氧化形成第二層絕緣薄膜； 其特征在于還包括: (7)覆蓋經(jīng)步驟(6)形成的結(jié)構(gòu)淀積一層氮化硅薄膜，該氮化硅薄膜填滿所述兩個(gè)橫向的凹槽； (8)對(duì)所述氮化硅薄膜進(jìn)行刻蝕，在所述控制柵極的兩側(cè)形成柵極側(cè)墻，該柵極側(cè)墻填滿所述兩個(gè)橫向的凹槽； (9)以離子注入方式，在所述控制柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)分別形成源區(qū)和漏區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述第一層絕緣薄膜的材質(zhì)為氧化硅，該氧化硅的厚度為5-40納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述第一層導(dǎo)電薄膜的材質(zhì)為多晶硅，該多晶硅的厚度為20-400納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述第二層絕緣薄膜的材質(zhì)為氧化硅，該氧化硅的厚度為2-20納米。
5.一種基于如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法所制造的一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，它包括設(shè)有溝槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底的表面設(shè)有第一層絕緣薄膜，該第一層絕緣薄膜上設(shè)有控制柵極，該控制柵極的兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)分別設(shè)有源區(qū)和漏區(qū)；其特征在于它還包括: 該控制柵極的下方設(shè)有被第一層絕緣薄膜分開的由氮化硅材料制成的兩個(gè)假柵； 所述兩個(gè)假柵與控制柵極、半導(dǎo)體襯底均由第二層絕緣薄膜隔離； 所述控制柵極的兩側(cè)的半導(dǎo)體層襯底上分別設(shè)有由氮化硅材料制成的柵極側(cè)墻，該柵極側(cè)墻分別與設(shè)在同一側(cè)的假柵相連接。
【文檔編號(hào)】H01L21/8247GK103915389SQ201410142711
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】劉偉, 王鵬飛, 袁愿林, 劉磊 申請(qǐng)人:蘇州東微半導(dǎo)體有限公司