半导体器件及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件及其形成方法，其中，半导体器件的形成方法包括：在半导体衬底上形成浮栅结构后，对所述浮栅结构表面进行离子掺杂，以形成第一绝缘层，之后再于所述第一绝缘层上覆盖形成第二绝缘层，并在所述第二绝缘层上形成控制栅结构。所述第一绝缘层和第二绝缘层可提高浮栅结构和控制栅结构之间的绝缘效果，减小浮栅结构和控制栅结构之间的漏电现象，进而提升诸如NAND存储器的器件的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域技术，特别涉及半导体器件及其形成方法。
技术介绍
非易失性存储器是一种半导体存储器，当供电电源被移除时，仍可持续储存数据。其中，NAND存储器常用的一种非易失性存储器，其具有存储单元面积小，存储器单元的存储量大等优点，因而被广泛地应用在MP3播放器、数字相机、数字摄录像机以及移动电话等便携式电子产品的存储卡内。图1为一平面浮栅NAND结构示意图。参考图1，包括设置在半导体衬底10上的浮栅11，位于浮栅上方的控制栅13，以及位于浮栅上的金属插塞12。其中，浮栅11用于存储电子，以实现数据读写；所述控制栅13上设置金属插塞，以导入外部电压，在所述NAND存储器中形成电场，用于控制电子进入或离开浮栅11。结合参考图2，图2为图1中浮栅11与控制栅13衔接部的放大结构示意图。在浮栅11和控制栅13之间设置介质层14，以起到电子绝缘作用。现有技术中，所述介质层14多为氧化物-氮化物-氧化物(Oxide-Nitride-Oxide，简称ONO)结构。但随着半导体器件发展，半导体器件的特征尺度不断减小，注入介质层14的厚度也不断减小。在采用现有工艺形成的NAND存储器使用过程中，在浮栅11和控制栅13之间常常出现漏电现象，从而影响NAND存储器性能。为此如何降低NAND存储器中，浮栅11和控制栅13之间的漏电现象是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体器件及其形成方法，以有效减小浮栅和控制栅之间的漏电现象。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成浮栅结构；对所述浮栅结构的表面进行离子掺杂，形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层上形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成控制栅结构。可选地，在所述半导体衬底上形成浮栅结构的步骤包括：在所述半导体衬底上形成有多个浮栅结构，相邻浮栅结构之间形成有凹槽；在所述浮栅结构的表面掺杂离子的步骤前，所述形成方法还包括：在所述凹槽底部形成阻挡层，所述阻挡层表面低于所述浮栅结构表面；在对所述浮栅结构的表面进行离子掺杂的步骤之后，形成所述第二绝缘层前，所述半导体器件的形成方法还包括：去除所述阻挡层。可选地，所述阻挡层为光刻胶层。可选地，形成所述阻挡层的步骤包括：以稀释的光刻胶溶液覆盖所述半导体衬底；之后进行加热工艺，去除部分溶剂，使所述凹槽内的阻挡层表面低于所述浮栅结构表面，以形成覆盖所述凹槽底部的光刻胶层。可选地，所述加热工艺的温度为120～180℃。可选地，在进行加热工艺后，去除部分厚度的光刻胶层，以露出部分厚度的所述浮栅结构。可选地，去除部分厚度的光刻胶层，以露出部分厚度的所述浮栅结构的步骤包括：采用氨水、双氧水的水溶液作为湿法刻蚀剂，以湿法刻蚀工艺去除部分光刻胶层；所述湿法刻蚀剂中，氨水、双氧水和水的体积比为1:1～5:10～50。可选地，去除所述阻挡层的步骤包括：采用含有臭氧的溶液作为湿法刻蚀剂，以湿法刻蚀工艺去除所述阻挡层；所述湿法刻蚀剂中臭氧的浓度为10～100ppm。可选地，所述阻挡层的厚度为可选地，对所述浮栅结构的表面进行离子掺杂之后，所述形成方法还包括：进行退火工艺，以促进所述浮栅结构与所述离子发生反应。可选地，所述退火工艺的温度为800～900℃，时间为20～60分钟。可选地，所述离子为氮离子。可选地，所述第一绝缘层的厚度为可选地，所述离子掺杂的方法为离子注入；所述离子注入的步骤中：注入剂量10×1015～20×1015atom/cm2，功率为1500～2000W。可选地，形成第二绝缘层的步骤包括：在所述第一绝缘层上依次形成第一氧化硅层、氮化硅层以及第二氧化硅层。本专利技术还提供了一种半导体器件，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的浮栅结构；位于所述浮栅结构上的第一绝缘层，所述第一绝缘层为对所述浮栅结构进行离子掺杂形成的；位于所述第一绝缘层表面的第二绝缘层；位于所述第二绝缘层上的控制栅结构。可选地，所述第一绝缘层覆盖在所述浮栅结构的表面和所述浮栅结构的部分侧壁；所述第二绝缘层覆盖于所述第一绝缘层上和所述第一绝缘层露出的浮栅结构的侧壁上。选地，所述第一绝缘层的厚度为可选地，所述第一绝缘层为氮化硅层。可选地，所述第二绝缘层包括依次位于所述浮栅结构上的第一氧化物层、氮化物层和第二氧化物层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：在半导体衬底上形成浮栅结构后，在所述浮栅结构表面掺杂离子，以形成第一绝缘层，之后再于所述第一绝缘层上覆盖形成第二绝缘层，并在所述第二绝缘层上形成控制栅结构。所述第一绝缘层和第二绝缘层可提高所述后续形成的诸如NAND存储器等器件中，浮栅结构和控制栅结构之间绝缘效果，减少浮栅结构和控制栅结构之间的漏电现象；而且采用离子注入方式形成第一绝缘层，可有效减小采用沉积方式在所述浮栅结构上形成阻挡层时所产生的应力效果，进而提升形成的半导体器件性能。进一步，在半导体器件的形成方法中，在向浮栅结构表面掺杂离子前，先在半导体衬底上各浮栅结构之间的凹槽底部覆盖阻挡层。在后续向所述浮栅结构表面掺杂离子过程中，所述阻挡层可保护各浮栅结构凹槽底部，避免离子掺杂期间造成浮栅结构间的凹槽底部受到损伤，从而进一步提高后续形成的诸如NAND存储器等器件性能。附图说明图1为现有的平面浮栅NAND的电镜图；图2为图1中浮栅与控制栅衔接部的放大结构示意图；图3至图11为本专利技术半导体器件的形成方法一实施例的结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术形成的NAND存储器在浮栅和控制栅之间出现漏电现象，从而影响NAND存储器的性能。分析其原因，发现是随着半导体器件尺寸减小，浮栅和控制栅之间的介质层(ONO)厚度降低而影响了介质层的绝缘性，从而导致浮栅和控制栅之间的漏电现象。但若采用现有技术直接增加沉积于浮栅上的ONO层厚度，因为ONO层较大应力作用，会影响浮栅和控制栅的结构，从而影响形成的NAND的性能。为此，本专利技术提供了一种半导体器件及其形成方法，所述半导体器件的形成方法包括：在半导体衬底上形成多个浮栅结构后，对所述浮栅结构的表面进行离子掺杂，形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层上形成第二绝缘层，在所述第二绝缘层上形成控制栅结构。在所述浮栅结构表面掺杂离子，以形成第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成浮栅结构；对所述浮栅结构的表面进行离子掺杂，形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层上形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成控制栅结构。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底；
在所述半导体衬底上形成浮栅结构；
对所述浮栅结构的表面进行离子掺杂，形成第一绝缘层；
在所述第一绝缘层上形成第二绝缘层；
在第二绝缘层上形成控制栅结构。
2.如权利要求1所述半导体器件的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬
底上形成浮栅结构的步骤包括：在所述半导体衬底上形成有多个浮栅结构，
相邻浮栅结构之间形成有凹槽；
在所述浮栅结构的表面掺杂离子的步骤前，所述形成方法还包括：在所述
凹槽底部形成阻挡层，所述阻挡层表面低于所述浮栅结构表面；
在对所述浮栅结构的表面进行离子掺杂的步骤之后，形成所述第二绝缘层
前，所述半导体器件的形成方法还包括：去除所述阻挡层。
3.如权利要求2所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述阻挡层为光
刻胶层。
4.如权利要求3所述半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述阻挡层
的步骤包括：以稀释的光刻胶溶液覆盖所述半导体衬底；之后进行加热工
艺，去除部分溶剂，使所述凹槽内的阻挡层表面低于所述浮栅结构表面，
以形成覆盖所述凹槽底部的光刻胶层。
5.如权利要求4所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述加热工艺的
温度为120～180℃。
6.如权利要求5所述半导体器件的形成方法，其特征在于，在进行加热工艺
后，去除部分厚度的光刻胶层，以露出部分厚度的所述浮栅结构。
7.如权利要求6所述半导体器件的形成方法，其特征在于，去除部分厚度的
光刻胶层，以露出部分厚度的所述浮栅结构的步骤包括：采用氨水、双氧
水的水溶液作为湿法刻蚀剂，以湿法刻蚀工艺去除部分光刻胶层；所述湿

\t法刻蚀剂中，氨水、双氧水和水的体积比为1:1～5:10～50。
8.如权利要求3所述半导体器件的形成方法，其特征在于，去除所述阻挡层
的步骤包括：采用含有臭氧的溶液作为湿法刻蚀剂，以湿法刻蚀工艺去除
所述阻挡层；所述湿法刻蚀剂中臭氧的浓度为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘焕新，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31