半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体装置及其制造方法，涉及半导体技术领域。其中方法包括：提供衬底结构，其包括衬底、位于衬底上的栅极介质层、以及位于栅极介质层上的栅极结构；在栅极结构的侧壁上形成至少包括与侧壁邻接的第一间隔物层和在第一间隔物层外侧的第二间隔物层的第一间隔物；在形成有第一间隔物的衬底结构上形成蚀刻停止层；在蚀刻停止层上沉积第一层间介质层；对第一层间介质层进行凹陷处理；去除露出的蚀刻停止层以露出其下栅极结构的侧壁上的第一间隔物；去除露出的栅极结构的侧壁上的第一间隔物以露出部分硬掩模层；在露出的硬掩模层的侧壁上形成至少覆盖剩余的第一间隔物的上表面的第二间隔物。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种半导体装置及其制造方法，更具体地，涉及一种闪存结构及其制造方法。
技术介绍
对于例如NOR闪存器件的半导体装置来说，阈值电压(Vt)与浮栅中的电子相关。为了不影响NOR闪存器件的性能，Vt应该尽可能地在规定的循环周期数内保持稳定。随着关键尺寸的降低，采用传统的氧化物层作为栅极结构的间隔物时，某些电学性能不符合要求；而另一方面，采用硅的氮化物作为栅极结构的间隔物时，Vt随着循环次数的增加而降低。
技术实现思路
本公开的一个实施例的目的在于提出一种半导体装置及其制造方法，使得即使关键尺寸降低也能保持阈值基本稳定。另外，还使得在接触蚀刻工艺中不会对栅极结构的间隔物造成损失，从而进一步稳定阈值。根据本公开的一个实施例，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括衬底、位于所述衬底上的栅极介质层、以及位于所述栅极介质层上的栅极结构，所述栅极结构包括：位于所述栅极介质层上的浮栅，位于浮栅上的栅间介质层，位于栅间介质层上的控制栅，以及位于所述控制栅上的硬掩模层；在所述栅极结构的侧壁上形成第一间隔物，从而形成第一结构，所述第一间隔物至少包括与所述侧壁邻接的第一间隔物层和在第一间隔物层外侧的第二间隔物层，所述第二间隔物层的材料不同于所述第一间隔物层的材料；在形成有所述第一间隔物的衬底结构上形成蚀刻停止层；在所述蚀刻停止层上沉积第一层间介质层；对所述第一层间介质层进行凹陷处理，使得与第一结构相邻接的剩余的第一层间介质层的顶表面高于所述第一结构的所述硬掩模层的底表面，以露出所述第一结构的一部分上的蚀刻停止层；去除露出的蚀刻停止层以露出其下的栅极结构的侧壁上的第一间隔物；去除露出的栅极结构的侧壁上的第一间隔物，以露出部分硬掩模层；以及在露出的硬掩模层的侧壁上形成第二间隔物，所述第二间隔物至少覆盖剩余的第一间隔物的上表面；其中，所述第一层间介质层的材料与所述第二间隔物的材料不同，所述第一层间介质层的材料与所述蚀刻停止层的材料不同。在一个实施方式中，采用干法刻蚀去除露出的蚀刻停止层，和采用干法刻蚀去除露出的硬掩模层的侧壁上的第一间隔物。在一个实施方式中，所述干法刻蚀为远程等离子体干法刻蚀。在一个实施方式中，所述方法还包括：沉积第二层间介质层以覆盖剩余的第一层间介质层、所述第二间隔物和所述硬掩模层；对所述第二层间介质层进行平坦化；去除剩余的第二层间介质层的至少一部分和剩余的第一层间介质层，以露出剩余的蚀刻停止层；以及至少去除所露出的蚀刻停止层的位于栅极介质层上的部分。在一个实施方式中，所述方法还包括：去除剩余的第一层间介质层，以露出剩余的蚀刻停止层；以及至少去除所露出的蚀刻停止层的位于栅极介质层上的部分。在一个实施方式中，所述方法还包括：去除位于所去除的蚀刻停止层的位于栅极介质层上的部分下的栅极介质层。在一个实施方式中，所述提供衬底结构的步骤包括：提供衬底；在所述衬底上依次形成栅极介质层、浮栅材料层、栅间介质材料层、控制栅材料层、硬掩模材料层；在所述硬掩模材料层上形成图案化的光致抗蚀剂；以所述图案化的光致抗蚀剂为掩膜刻蚀硬掩模材料层、控制栅材料层、栅间介质材料层和浮栅材料层，以露出栅极介质层，从而形成所述栅极结构；以及去除所述图案化的光致抗蚀剂，从而形成所述衬底结构。在一个实施方式中，所述第一间隔物层为硅的氧化物层，所述第二间隔物层为硅的氮化物层。在一个实施方式中，所述第一间隔物还包括在所述第二间隔物层外侧的第三间隔物层，其中，所述第一间隔物层为硅的氧化物层，所述第二间隔物层为硅的氮化物层，所述第三间隔物层为硅的氧化物层。在一个实施方式中，所述第一层间介质层的材料为硅的氧化物；所述第二间隔物为硅的氮化物；所述蚀刻停止层为硅的氮化物、金属或高K电介质材料。在一个实施方式中，所述凹陷处理使得硬掩模层的高于与相应的第一结构相邻的剩余的第一层间介质层的部分的厚度为所述硬掩模层的厚度的40％-85％。在一个实施方式中，所述栅极介质层的在栅极结构下的部分是隧穿介质层。在一个实施方式中，所述第一层间介质层的材料相对于所述第二间隔物的材料具有蚀刻选择性，所述第一层间介质层的材料相对于所述蚀刻停止层的材料具有蚀刻选择性。根据本公开的另一个实施例，提供了一种半导体装置，包括：衬底；位于所述衬底上的栅极介质层；位于所述栅极介质层上的栅极结构，所述栅极结构包括：位于所述栅极介质层上的浮栅，位于浮栅上的栅间介质层，位于栅间介质层上的控制栅，以及位于所述控制栅上的硬掩模层；位于所述浮栅、栅间介质层、控制栅的侧壁上以及与所述控制栅邻接的一部分硬掩模层的侧壁上的第一间隔物，所述第一间隔物至少包括与所述侧壁邻接的第一间隔物层和在第一间隔物层外侧的第二间隔物层，所述第二间隔物层的材料不同于所述第一间隔物层的材料；位于所述第一间隔物的侧壁外侧的蚀刻停止层；位于所述蚀刻停止层的侧壁外侧的第一层间介质层；位于硬掩模层的其余部分的侧壁上的第二间隔物，所述第二间隔物至少覆盖所述第一间隔物的上表面；其中，所述第一层间介质层的材料与所述第二间隔物的材料不同，所述第一层间介质层的材料与所述蚀刻停止层的材料不同。根据本公开的又一个实施例，提供了一种半导体装置，包括：衬底；位于所述衬底上的栅极介质层；位于所述栅极介质层上的栅极结构，所述栅极结构包括：位于所述栅极介质层上的浮栅，位于浮栅上的栅间介质层，位于栅间介质层上的控制栅，以及位于所述控制栅上的硬掩模层；位于所述浮栅、栅间介质层、控制栅的侧壁上以及与所述控制栅邻接的一部分硬掩模层的侧壁上的第一间隔物，所述第一间隔物至少包括与所述侧壁邻接的第一间隔物层和在第一间隔物层外侧的第二间隔物层，所述第二间隔物层的材料不同于所述第一间隔物层的材料；位于硬掩模层的其余部分的侧壁上的第二间隔物，所述第二间隔物至少覆盖所述第一间隔物的上表面；以及位于所述第一间隔物的侧壁以及第二间隔物的侧壁外侧的接触孔，所述接触孔使得衬底中的有源层暴露。在一个实施方式中，所述第一间隔物层为硅的氧化物层，所述第二间隔物层为硅的氮化物层。在一个实施方式中，所述第一间隔物还包括在所述第二间隔物层外侧的第三间隔物层，其中，所述第一间隔物层为硅的氧化物层，所述第二间隔物层为硅的氮化物层，所述第三间隔物层为硅的氧化物层。在一个实施方式中，所述第一层间介质层为硅的氧化物；所述第二间隔物为硅的氮化物；所述蚀刻停止层为硅的氮化物、金属或高K电介质材料。在一个实施方式中，所述装置还包括：覆盖所述第一层间介质层、所述第二间隔物和所述硬掩模层的第二层间介质层。在一个实施方式中，所述栅极介质层在栅极结构下的部分是隧穿介质层。在一个实施方式中，所述第一层间介质层的材料相对于所述第二间隔物的材料具有蚀刻选择性，所述第一层间介质层的材料相对于所述蚀刻停止层的材料具有蚀刻选择性。在一个实施方式中，所述装置还包括：接触件，其位于所述接触孔中，用于与所述有源层电连接。在一个实施方式中，所述装置还包括：位于所述第一间隔物的侧壁上的蚀刻停止层。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。附图说明附图构成本说明书的一部分，其描述了本公开的示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括衬底、位于所述衬底上的栅极介质层、以及位于所述栅极介质层上的栅极结构，所述栅极结构包括：位于所述栅极介质层上的浮栅，位于浮栅上的栅间介质层，位于栅间介质层上的控制栅，以及位于所述控制栅上的硬掩模层；在所述栅极结构的侧壁上形成第一间隔物，从而形成第一结构，所述第一间隔物至少包括与所述侧壁邻接的第一间隔物层和在第一间隔物层外侧的第二间隔物层，所述第二间隔物层的材料不同于所述第一间隔物层的材料；在形成有所述第一间隔物的衬底结构上形成蚀刻停止层；在所述蚀刻停止层上沉积第一层间介质层；对所述第一层间介质层进行凹陷处理，使得与第一结构相邻接的剩余的第一层间介质层的顶表面高于所述第一结构的所述硬掩模层的底表面，以露出所述第一结构的一部分上的蚀刻停止层；去除露出的蚀刻停止层以露出其下的栅极结构的侧壁上的第一间隔物；去除露出的栅极结构的侧壁上的第一间隔物，以露出部分硬掩模层；以及在露出的硬掩模层的侧壁上形成第二间隔物，所述第二间隔物至少覆盖剩余的第一间隔物的上表面；其中，所述第一层间介质层的材料与所述第二间隔物的材料不同，所述第一层间介质层的材料与所述蚀刻停止层的材料不同。...

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括衬底、位于所述衬底上的栅极介质层、以及位于所述栅极介质层上的栅极结构，所述栅极结构包括：位于所述栅极介质层上的浮栅，位于浮栅上的栅间介质层，位于栅间介质层上的控制栅，以及位于所述控制栅上的硬掩模层；在所述栅极结构的侧壁上形成第一间隔物，从而形成第一结构，所述第一间隔物至少包括与所述侧壁邻接的第一间隔物层和在第一间隔物层外侧的第二间隔物层，所述第二间隔物层的材料不同于所述第一间隔物层的材料；在形成有所述第一间隔物的衬底结构上形成蚀刻停止层；在所述蚀刻停止层上沉积第一层间介质层；对所述第一层间介质层进行凹陷处理，使得与第一结构相邻接的剩余的第一层间介质层的顶表面高于所述第一结构的所述硬掩模层的底表面，以露出所述第一结构的一部分上的蚀刻停止层；去除露出的蚀刻停止层以露出其下的栅极结构的侧壁上的第一间隔物；去除露出的栅极结构的侧壁上的第一间隔物，以露出部分硬掩模层；以及在露出的硬掩模层的侧壁上形成第二间隔物，所述第二间隔物至少覆盖剩余的第一间隔物的上表面；其中，所述第一层间介质层的材料与所述第二间隔物的材料不同，所述第一层间介质层的材料与所述蚀刻停止层的材料不同。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用干法刻蚀去除露出的蚀刻停止层，和采用干法刻蚀去除露出的硬掩模层的侧壁上的第一间隔物。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述干法刻蚀为远程等离子体干法刻蚀。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：沉积第二层间介质层以覆盖剩余的第一层间介质层、所述第二间隔物和所述硬掩模层；对所述第二层间介质层进行平坦化；去除剩余的第二层间介质层的至少一部分和剩余的第一层间介质层，以露出剩余的蚀刻停止层；以及至少去除所露出的蚀刻停止层的位于栅极介质层上的部分。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：去除剩余的第一层间介质层，以露出剩余的蚀刻停止层；以及至少去除所露出的蚀刻停止层的位于栅极介质层上的部分。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：去除位于所去除的蚀刻停止层的位于栅极介质层上的部分下的栅极介质层。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供衬底结构的步骤包括：提供衬底；在所述衬底上依次形成栅极介质层、浮栅材料层、栅间介质材料层、控制栅材料层、硬掩模材料层；在所述硬掩模材料层上形成图案化的光致抗蚀剂；以所述图案化的光致抗蚀剂为掩膜刻蚀硬掩模材料层、控制栅材料层、栅间介质材料层和浮栅材料层，以露出栅极介质层，从而形成所述栅极结构；以及去除所述图案化的光致抗蚀剂，从而形成所述衬底结构。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一间隔物层为硅的氧化物层，所述第二间隔物层为硅的氮化物层。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一间隔物还包括在所述第二间隔物层外侧的第三间隔物层，其中，所述第一间隔物层为硅的氧化物层，所述第二间隔物层为硅的氮化物层，所述第三间隔物层为硅的氧化物层。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一层间介质层的材料为硅的氧化物；所述第二间隔物为硅的氮化物；所述蚀刻停止层为硅的氮化物、金属或高K电介质材料。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹陷处理使得硬掩模层的高于与相应的第一结构相邻的剩余的第一层间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翼英，郑二虎，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11