一种半浮栅器件的制造方法及器件技术

本发明专利技术揭示了一种半浮栅器件的制造方法及器件，在U形凹槽形成后，保留原先的硬掩膜层，先通过淀积第一层多晶硅并回刻来保护栅介质层，再去掉硬掩膜层，然后淀积第二层多晶硅，在对多晶硅进行刻蚀后，剩余的第二层多晶硅和第一层多晶硅形成器件的浮栅。同时，在源漏接触区形成之后再把控制栅牺牲层去除，淀积金属栅极，使半浮栅器件可以集成金属栅极和高介电常数材料栅介质。本发明专利技术通过自对准工艺来制造半浮栅器件，工艺过程简单且稳定，可控性强，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种半浮栅器件的制造方法及器件
本专利技术属于半导体器件制造
，尤其涉及一种半浮栅器件的制造方法，以及由所述方法制造的器件。
技术介绍
中国专利201310119651.8中提出了一种U形沟道的半浮栅器件，其沿沟道长度方向的剖面图如图1所示，包括一个具有第一种掺杂类型的半导体衬底200以及在半导体衬底200内形成的具有第二种掺杂类型的源区201和漏区202。在半导体衬底内还形成有器件的U形沟道区401，在漏区202之上且覆盖整个U形沟道区401形成有第一层绝缘薄膜203，在位于U形凹槽的顶部靠近漏区202一侧的侧壁上的第一层绝缘薄膜203中形成有一个浮栅开口区域204。覆盖第一层绝缘薄膜203和浮栅开口区域204形成有一个作为电荷存储节点的具有第一种掺杂类型的浮栅205，浮栅205的顶部靠近源区201的一侧位于U形凹槽内，并且存在一缺口，浮栅205的另一侧超出U形凹槽，并且覆盖了部分漏区202。浮栅205中的掺杂杂质会通过浮栅开口区域204扩散至漏区202中形成具有第一种掺杂类型的扩散区402，从而通过浮栅开口区域204在浮栅205与漏区202之间形成一个p-n结二极管。覆盖源区201、浮栅205和所述的p-n结二极管结构形成有第二层绝缘薄膜206。在第二层绝缘薄膜206之上且覆盖并包围浮栅205形成有器件的控制栅207，在沿器件沟道长度的方向上，控制栅207在所形成的U形凹槽的顶部将源区201与浮栅205隔离。在控制栅207的两侧还形成有器件的栅极侧墙208。在源区201和漏区202内还分别形成有与源区201和漏区202相同掺杂类型的掺杂区209和掺杂区210，掺杂区209和掺杂区210的掺杂浓度明显高于源区201和漏区202的掺杂浓度，用于降低器件的欧姆接触。在中国专利201310119651.8中还提出了如图1所示的半浮栅器件的制造方法，包括在形成U形凹槽后，先将硬掩膜层301去掉，再在U形凹槽之上形成第一层绝缘薄膜203，然后再在位于U形凹槽的顶部靠近漏区202一侧的侧壁上的第一层绝缘薄膜203中形成浮栅开口区域204，如图2所示。之后再形成浮栅205，如图3所示。只在位于U形凹槽的顶部靠近漏区202一侧的侧壁上的第一层绝缘薄膜203中形成个浮栅开口区域204，该步工艺过程复杂，制造难度大，难以控制。此外，金属栅极和高介电常数材料栅介质已在集成电路中的大规模使用。由于金属栅极的耐温性能差，所以金属栅极需要在源漏接触区形成后再淀积形成。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提出一种半浮栅器件的制造方法及器件，以简化半浮栅器件的制造工艺，降低半浮栅器件的制造难度。本专利技术的目的将通过以下技术方案得以实现：一种半浮栅器件的制造方法，包括一浮栅开口区域形成方法，所述浮栅开口区域形成方法包括以下步骤：在所形成的U形凹槽的表面生长第三层绝缘薄膜；覆盖所形成的结构，淀积具有第一种掺杂类型的第一层多晶硅，所述第一层多晶硅填满所述U形凹槽；对所形成的第一层多晶硅进行回刻，刻蚀后剩余的第一层多晶硅的顶部位于第二层绝缘薄膜的上表面之下且位于具有第二种掺杂类型的掺杂阱的底部之上；刻蚀掉所形成的第二层绝缘薄膜和第一层绝缘薄膜以及暴露出的第三层绝缘薄膜；覆盖所形成的结构，淀积具有第一种掺杂类型的第二层多晶硅，此时第二层多晶硅与所形成的源区和漏区接触；在第二层多晶硅之上淀积一层光刻胶，通过光刻工艺形成图形后，位于U形凹槽上方的光刻胶在漏区的一侧覆盖了部分漏区，在源区的一侧未覆盖源区且暴露出位于U形凹槽内靠近源区一侧的部分第二层多晶硅；以光刻胶为掩膜刻蚀具有第一种掺杂类型的多晶硅，在露出半导体衬底后，继续对半导体衬底进行刻蚀，所刻蚀的深度高于所述具有第二种掺杂类型的掺杂阱的底部并不高于所述第三层绝缘薄膜的顶部，此时，刻蚀后剩余的具有第一种掺杂类型的第二层多晶硅和第一层多晶硅共同形成器件的浮栅，且浮栅在靠近源区的一侧形成一个缺口并通过第三层绝缘薄膜与源区隔离，而浮栅在靠近漏区的一侧与未被刻蚀的半导体衬底部分接触，并与漏区形成pn结接触；在所形成结构的表面形成第四层绝缘薄膜，所述第四层绝缘薄膜与第三层绝缘薄膜的顶部之间自动形成一个开口，即为所述浮栅与漏区之间的浮栅开口区域。优选的，上述的一种半浮栅器件的制造方法，其中：在所述浮栅开口区域形成方法之前包括以下步骤：提供一个已形成浅槽隔离结构的具有第一种掺杂类型的半导体衬底；在所述半导体衬底内形成具有第二种掺杂类型的掺杂阱；在所述半导体衬底表面生长第一层绝缘薄膜；在所述第一层绝缘薄膜之上生长第二层绝缘薄膜；通过光刻工艺定义出器件的沟道区的位置；以光刻胶为掩膜刻蚀第二层绝缘薄膜和第一层绝缘薄膜，停止在半导体衬底表面，以所述第二层绝缘薄膜和第一层绝缘薄膜为掩膜继续刻蚀半导体衬底，在所述半导体衬底内形成U形凹槽，所形成的U形凹槽的底部低于所述具有第二种掺杂类型的掺杂阱的底部，将具有第二种掺杂类型的掺杂阱分隔开，分别作为器件的源区和漏区，且所述U形凹槽底部的第一种掺杂类型半导体衬底将所述源区和漏区连接，成为器件的沟道区。优选的，上述的一种半浮栅器件的制造方法，其中：在所述浮栅开口区域形成方法之后还包括以下步骤：覆盖所述第四层绝缘薄膜，淀积第三层多晶硅；在所述第三层多晶硅之上淀积第五层绝缘薄膜；通过光刻工艺和刻蚀工艺刻蚀所形成的第五层绝缘薄膜和第三层多晶硅，刻蚀后剩余的第三层多晶硅形成器件的多晶硅控制栅牺牲材料；覆盖所形成的结构，淀积形成第六层绝缘薄膜，并对所形成的第六层绝缘薄膜进行回刻以形成栅极侧墙；在所形成的栅极侧墙的两侧进行源、漏刻蚀与外延工艺，以形成源漏接触区；覆盖所形成的结构，淀积第一层层间介质材料，进行抛光直至露出多晶硅控制栅牺牲材料；刻蚀掉暴露出的多晶硅控制栅牺牲材料；覆盖所述第四层绝缘薄膜，淀积第七层绝缘薄膜和金属控制栅，进行抛光使金属控制栅占据原来的多晶硅控制栅牺牲材料的位置；淀积第二层层间介质材料，在所形成的第二层层间介质材料和第一层层间介质材料中形成接触孔，并形成源电极、漏电极和栅电极。优选的，上述的一种半浮栅器件的制造方法，其中：在刻蚀掉多晶硅控制栅牺牲材料后，可以先刻蚀掉第四层绝缘薄膜，再形成第七层绝缘薄膜和金属控制栅。优选的，上述的一种半浮栅器件的制造方法，其中：在刻蚀掉多晶硅控制栅牺牲材料后，可以不形成第七层绝缘薄膜，直接覆盖第四层绝缘薄膜形成金属控制栅。优选的，上述的一种半浮栅器件的制造方法，其中：在形成栅极侧墙后，可以不进行刻蚀和外延工艺，而在栅极侧墙的两侧直接通过离子注入的方法在源区和漏区内形成高浓度的掺杂区以形成源漏接触区。优选的，上述的一种半浮栅器件的制造方法，其中：所述半导体衬底为硅或者绝缘体上硅中的任意一种，所述第一层绝缘薄膜、第二层绝缘薄膜、第五层绝缘薄膜和第六层绝缘薄膜为氧化硅或者氮化硅中的任意一种，所述第三层绝缘薄膜、第四层绝缘薄膜和第七层绝缘薄膜为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、具有高介电常数的绝缘材料或者为它们之间的叠层中的任意一种。优选的，上述的一种半浮栅器件的制造方法，其中：所述第一种掺杂类型为n型，所述第二种掺杂类型为p型；或者，所述第一种掺杂类型为p型，所述第二种掺杂类型为n型。根据上述一种半浮栅器件的制造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半浮栅器件的制造方法，包括一浮栅开口区域形成方法，其特征在于：所述浮栅开口区域形成方法包括以下步骤：在所形成的U形凹槽的表面生长第三层绝缘薄膜；覆盖所形成的结构，淀积具有第一种掺杂类型的第一层多晶硅，所述第一层多晶硅填满所述U形凹槽；对所形成的第一层多晶硅进行回刻，刻蚀后剩余的第一层多晶硅的顶部位于第二层绝缘薄膜的上表面之下且位于具有第二种掺杂类型的掺杂阱的底部之上；刻蚀掉所形成的第二层绝缘薄膜和第一层绝缘薄膜以及暴露出的第三层绝缘薄膜；覆盖所形成的结构，淀积具有第一种掺杂类型的第二层多晶硅，此时第二层多晶硅与所形成的源区和漏区接触；在第二层多晶硅之上淀积一层光刻胶，通过光刻工艺形成图形后，位于U形凹槽上方的光刻胶在漏区的一侧覆盖了部分漏区，在源区的一侧未覆盖源区且暴露出位于U形凹槽内靠近源区一侧的部分第二层多晶硅；以光刻胶为掩膜刻蚀具有第一种掺杂类型的多晶硅，在露出半导体衬底后，继续对半导体衬底进行刻蚀，所刻蚀的深度高于所述具有第二种掺杂类型的掺杂阱的底部并不高于所述第三层绝缘薄膜的顶部，此时，刻蚀后剩余的具有第一种掺杂类型的第二层多晶硅和第一层多晶硅共同形成器件的浮栅，且浮栅在靠近源区的一侧形成一个缺口并通过第三层绝缘薄膜与源区隔离，而浮栅在靠近漏区的一侧与未被刻蚀的半导体衬底部分接触，并与漏区形成pn结接触；在所形成结构的表面形成第四层绝缘薄膜，所述第四层绝缘薄膜与第三层绝缘薄膜的顶部之间自动形成一个开口，即为所述浮栅与漏区之间的浮栅开口区域。...

【技术特征摘要】
1.一种半浮栅器件的制造方法，包括一浮栅开口区域形成方法，其特征在于：所述浮栅开口区域形成方法包括以下步骤：在所形成的U形凹槽的表面生长第三层绝缘薄膜；覆盖所形成的结构，淀积具有第一种掺杂类型的第一层多晶硅，所述第一层多晶硅填满所述U形凹槽；对所形成的第一层多晶硅进行回刻，刻蚀后剩余的第一层多晶硅的顶部位于第二层绝缘薄膜的上表面之下且位于具有第二种掺杂类型的掺杂阱的底部之上；刻蚀掉所形成的第二层绝缘薄膜和第一层绝缘薄膜以及暴露出的第三层绝缘薄膜；覆盖所形成的结构，淀积具有第一种掺杂类型的第二层多晶硅，此时第二层多晶硅与所形成的源区和漏区接触；在第二层多晶硅之上淀积一层光刻胶，通过光刻工艺形成图形后，位于U形凹槽上方的光刻胶在漏区的一侧覆盖了部分漏区，在源区的一侧未覆盖源区且暴露出位于U形凹槽内靠近源区一侧的部分第二层多晶硅；以光刻胶为掩膜刻蚀具有第一种掺杂类型的多晶硅，在露出半导体衬底后，继续对半导体衬底进行刻蚀，所刻蚀的深度高于所述具有第二种掺杂类型的掺杂阱的底部并不高于所述第三层绝缘薄膜的顶部，此时，刻蚀后剩余的具有第一种掺杂类型的第二层多晶硅和第一层多晶硅共同形成器件的浮栅，且浮栅在靠近源区的一侧形成一个缺口并通过第三层绝缘薄膜与源区隔离，而浮栅在靠近漏区的一侧与未被刻蚀的半导体衬底部分接触，并与漏区形成pn结接触；在所形成结构的表面形成第四层绝缘薄膜，所述第四层绝缘薄膜与第三层绝缘薄膜的顶部之间自动形成一个开口，即为所述浮栅与漏区之间的浮栅开口区域；其中，在所述浮栅开口区域形成方法之前包括以下步骤：提供一个已形成浅槽隔离结构的具有第一种掺杂类型的半导体衬底；在所述半导体衬底内形成具有第二种掺杂类型的掺杂阱；在所述半导体衬底表面生长第一层绝缘薄膜；在所述第一层绝缘薄膜之上生长第二层绝缘薄膜；通过光刻工艺定义出器件的沟道区的位置；以光刻胶为掩膜刻蚀第二层绝缘薄膜和第一层绝缘薄膜，停止在半导体衬底表面，以所述第二层绝缘薄膜和第一层绝缘薄膜为掩膜继续刻蚀半导体衬底，在所述半导体衬底内形成U形凹槽，所形成的U形凹槽的底部低于所述具有第二种掺杂类型的掺杂阱的底部，将具有第二种掺杂类型的掺杂阱分隔开，分别作为器件的源区和漏区，且所述U形凹槽底部的第一种掺杂类型半导体衬底将所述源区和漏区连接，成为器件的沟道区。2.根据权利要求1所述的一种半浮栅器件的制造方法，其特征在于：在所述浮栅开口区域形成方法之后还包括以下步骤：覆盖所述第四层绝缘薄膜，淀积第三层多晶硅；在所述第三层多晶硅之上淀积第五层绝缘薄膜；通过光刻工艺和刻蚀工艺刻蚀所形成的第五层绝缘薄膜和第三层多晶硅，刻蚀后剩余的第三层多晶硅形成器件的多晶硅控制栅牺牲材料；覆盖所形成的结构，淀积形成第六层绝缘薄膜，并对所形成的第六层绝缘薄膜进行回刻以形成栅极侧墙；在所形成的栅极侧墙的两侧进行源、漏刻蚀与外延工艺，以形成源漏接触区；覆盖所形成的结构，淀积第一层层间介质材料，进行抛光直至露出多晶硅控制栅牺牲材料；刻蚀掉暴露出的多晶硅控制栅牺牲材料；覆盖所述第四层绝缘薄膜，淀积第七层绝缘薄膜和金属控制栅，进行抛光使金属控制栅占据原来的多晶硅控制栅牺牲材料的位置；淀积第二层层间介质材料，在所形成的第二层层...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，刘磊，
申请(专利权)人：苏州东微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32