半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體領(lǐng)域的工程師們不斷致力于降低半導(dǎo)體裝置的尺寸。在20世紀(jì)末期，半導(dǎo)體裝置具有微米級(jí)的尺寸。而如今，已在進(jìn)行15納米制作工藝的研究。隨著半導(dǎo)體裝置的尺寸變小，特別是從90納米的半導(dǎo)體裝置的發(fā)展以來(lái)，一些因尺寸降低而帶來(lái)的問(wèn)題開(kāi)始浮現(xiàn)。舉例來(lái)說(shuō)，裝置中的一些元件強(qiáng)度不足，而無(wú)法在后續(xù)的制作工藝步驟中保持完好，或者不再足以提供在制作工藝步驟中保護(hù)其他元件的功效。此外，缺陷所導(dǎo)致的惡化可能變得更具嚴(yán)重性。為了進(jìn)一步發(fā)展更小的半導(dǎo)體元件，這些問(wèn)題必須被克服。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。此種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法的發(fā)展，是用來(lái)克服一部分因裝置尺寸縮小而產(chǎn)生的問(wèn)題。
[0004]為達(dá)上述目的，本發(fā)明根據(jù)一些實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包括基板、第一柵結(jié)構(gòu)、第二柵電極、第三柵電極及保護(hù)層。第一柵結(jié)構(gòu)包括第一柵電極及第一柵介電質(zhì)，第一柵電極設(shè)置在基板上，第一柵介電質(zhì)覆蓋第一柵電極。第一柵結(jié)構(gòu)具有一延伸部。第二柵電極設(shè)置在第一柵電極上，并與第一柵電極電性隔離。第一柵結(jié)構(gòu)的延伸部延伸超出第二柵電極的一側(cè)壁。第三柵電極相鄰于第一柵電極和第二柵電極設(shè)置，并與第一柵電極、第二柵電極電性隔離。第三柵電極具有一延伸部。第三柵電極的延伸部位于保護(hù)層的一下表面和第一柵結(jié)構(gòu)的延伸部的一上表面之間。
[0005]根據(jù)一些實(shí)施例，本發(fā)明還提供一種用以制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括下列步驟，其中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有存儲(chǔ)單元區(qū)和周邊區(qū)。首先，提供一基板。在存儲(chǔ)單元區(qū)于基板上形成一堆疊。堆疊包括一存儲(chǔ)單元的第一柵結(jié)構(gòu)及第二柵電極，其中第一柵結(jié)構(gòu)包括第一柵電極及第一柵介電質(zhì)，第一柵電極形成于基板上，第一柵介電質(zhì)覆蓋第一柵電極，第二柵電極設(shè)置在第一柵電極上，且第一柵結(jié)構(gòu)具有延伸超出第二柵電極的一側(cè)壁的延伸部。在基板上形成一導(dǎo)電層，導(dǎo)電層覆蓋堆疊。接著，移除部分的導(dǎo)電層，以形成相鄰于第一柵結(jié)構(gòu)和第二柵電極的一第三柵電極，其中第三柵電極具有一延伸部。之后，在第三柵電極上形成一保護(hù)層，使得第三柵電極的延伸部位于保護(hù)層的一下表面和第一柵結(jié)構(gòu)的延伸部的一上表面之間。
[0006]根據(jù)一些實(shí)施例，本發(fā)明另一種用以制造一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法包括下列步驟。首先，提供一基板。在基板上形成一堆疊。堆疊包括一存儲(chǔ)單兀的第一柵結(jié)構(gòu)及第二柵電極，其中第一柵結(jié)構(gòu)包括第一柵電極及第一柵介電質(zhì)，第一柵電極形成于基板上，第一柵介電質(zhì)覆蓋第一柵電極，第二柵電極設(shè)置在第一柵電極上，且第一柵結(jié)構(gòu)具有延伸超出第二柵電極的一側(cè)壁的一延伸部。接著，形成相鄰于第一柵結(jié)構(gòu)和第二柵電極的一第三柵電極，其中第三柵電極具有一延伸部。之后，在第三柵電極上形成一保護(hù)層，使得第三柵電極的延伸部位于保護(hù)層的一下表面和第一柵結(jié)構(gòu)的延伸部的一上表面之間。
[0007]為了讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下:
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1A-1G以圖示方式示出根據(jù)一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造方法的步驟。
[0009]圖2示出根據(jù)一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
[0010]附圖標(biāo)記
[0011]100:半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
[0012]102:基板
[0013]104A-104D:堆疊
[0014]106:第一柵結(jié)構(gòu)
[0015]106a:延伸部
[0016]106t:上表面
[0017]108:第二柵電極
[0018]108sl:側(cè)壁
[0019]110:第一柵電極
[0020]IlOa:凸出部
[0021]112:第一柵介電質(zhì)
[0022]114:頂層
[0023]114sl、114s2:側(cè)壁
[0024]116:柵介電層
[0025]118:第二柵介電質(zhì)
[0026]120:第三柵介電質(zhì)
[0027]122:第四柵介電質(zhì)
[0028]124:第三柵電極
[0029]124a:延伸部
[0030]126:第一摻雜區(qū)
[0031]128:第一導(dǎo)電層
[0032]130:蓋層
[0033]132:第二導(dǎo)電層
[0034]134:導(dǎo)電層
[0035]136:字符線
[0036]138:保護(hù)層
[0037]138b:下表面
[0038]140:保護(hù)層
[0039]142:第二摻雜區(qū)
[0040]200A-200D:存儲(chǔ)單元
[0041]1000:存儲(chǔ)單元區(qū)
[0042]2000 周邊區(qū)
[0043]C:通道區(qū)
[0044]tl:第二柵介電質(zhì)和保護(hù)層的一總厚度
[0045]t2:第一柵結(jié)構(gòu)的延伸部的一總厚度
【具體實(shí)施方式】
[0046]在以下的敘述內(nèi)容中，為了幫助理解根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法，將特別以具有分離柵(split-gate)構(gòu)造的嵌入式閃存存儲(chǔ)器(embedded flash, eFlash)為例進(jìn)行說(shuō)明。嵌入式非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，如嵌入式閃存存儲(chǔ)器、嵌入式電可擦涂只讀存儲(chǔ)器(embedded EEPROM, eEEPROM)等等，被用于現(xiàn)代的消費(fèi)式產(chǎn)品中，以同時(shí)滿足更多樣化的產(chǎn)品需求及更小的單位體積。
[0047]典型的分離柵閃存存儲(chǔ)器可包括浮柵(floating gate)、控制柵(control gate)及抹除柵(erase gate)。浮柵設(shè)置在形成于基板中的通道區(qū)(channel reg1n)上。控制柵設(shè)置在浮柵上。抹除柵相鄰于浮柵及控制柵設(shè)置。熱載流子注入可用于寫入分離柵閃存存儲(chǔ)器。一橫向電場(chǎng)施加于通道。同時(shí)，高電壓施加于控制柵以形成一垂直電場(chǎng)。如此，電子可由電場(chǎng)所驅(qū)動(dòng)并被浮柵捕捉。福勒-諾德漢隧道(Fowler-Nordheim tunneling, F-Ntunneling)效應(yīng)可用于抹除分離柵閃存存儲(chǔ)器。高電壓施加于抹除柵，以產(chǎn)生浮柵到抹除柵的F-N隧道。為了促進(jìn)F-N隧道效應(yīng)，浮柵的外形上可具有向抹除柵凸出的一角落。通過(guò)這樣的外形，電場(chǎng)可在角落集中，從而增進(jìn)隧道效應(yīng)。
[0048]現(xiàn)在請(qǐng)參照?qǐng)D1A-1G，其示出根據(jù)一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造方法。在此，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以是用于分離柵閃存存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)。為了清楚起見(jiàn)，在一些圖式中可能省略部分的元件和附圖標(biāo)記。
[0049]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可具有一存儲(chǔ)單元區(qū)(cell reg1n) 1000及一周邊區(qū)(peripheryreg1n) 2000。首先，提供一基板102，如圖1A所示?；?02可為實(shí)質(zhì)上單晶的基板，例如P型或η型的單晶硅基板。
[0050]請(qǐng)參照?qǐng)D1Β，存儲(chǔ)單元區(qū)1000中，一或多個(gè)堆疊104A-104D形成于基板102上。雖然圖1B中示出四個(gè)堆疊104A-104D，但堆疊的數(shù)目并不受限于此。相鄰的兩個(gè)堆疊，例如堆疊104Α和104Β，是以鏡像對(duì)稱的方式設(shè)置。為了簡(jiǎn)化復(fù)雜度，以下將針對(duì)堆疊104Α進(jìn)行描述。然而，將對(duì)所有的堆疊都進(jìn)行相同的制作工藝步驟，