半导体结构及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，方法包括：提供衬底，包括单元存储器区和外围区，衬底上有多个栅极叠层结构，单元存储器区中远离外围区的为第一栅极叠层结构，外围区中邻近单元存储器区的为第二栅极叠层结构，单元存储器区的相邻栅极叠层结构与衬底、第二栅极叠层结构和相邻的单元存储器区栅极叠层结构与衬底围成沟槽；在沟槽顶部部分深度内形成覆盖层，与相邻栅极叠层结构和衬底围成空气侧墙；在第一栅极叠层结构远离第二栅极叠层结构的侧壁、第二栅极叠层结构远离第一栅极叠层结构的侧壁形成侧墙。本发明专利技术在覆盖层的阻挡作用下，侧墙不会形成于沟槽中，空气侧墙能减小相邻字线间的电容，改善了NAND闪存器件的重复读写能力及在编程过程中的串扰问题。

Semiconductor Structure and Its Formation Method

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
目前，快闪存储器(Flash)，又称为闪存，已经成为非挥发性存储器(Non-volatileMemory，NVM)的主流。根据结构不同，闪存可分为或非闪存(NorFlash)和与非闪存(NANDFlash)两种。闪存的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息，且具有集成度高、存取速度快、易于擦除和重写等优点，因而在微机、自动化控制等多项领域得到了广泛的应用。由于NAND闪存器件具有较高的单元密度、较高的存储密度、较快的写入和擦除速度等优势，逐渐成为了快闪存储器中较为普遍使用的一种结构，目前主要用于数码相机等的闪存卡和MP3播放机中。但是，目前NAND闪存器件的性能仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，提高NAND闪存器件的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括单元存储器区和外围区，所述衬底上形成有多个分立的栅极叠层结构，所述单元存储器区中远离所述外围区一侧的栅极叠层结构为第一栅极叠层结构，所述外围区中邻近所述单元存储器区的栅极叠层结构为第二栅极叠层结构，所述单元存储器区的相邻栅极叠层结构与所述衬底、以及所述第二栅极叠层结构和相邻的单元存储器区栅极叠层结构与所述衬底围成沟槽；在所述沟槽顶部的部分深度内形成覆盖层，所述覆盖层、相邻栅极叠层结构和衬底围成空气侧墙；形成所述覆盖层后，在所述第一栅极叠层结构远离所述第二栅极叠层结构一侧的侧壁、以及所述第二栅极叠层结构远离所述第一栅极叠层结构一侧的侧壁形成侧墙。可选的，形成所述覆盖层的工艺为等离子体增强化学气相沉积工艺。可选的，所述覆盖层的材料为等离子体增强四乙氧基硅烷和等离子体增强氧化硅中的一种或两种。可选的，所述沟槽内的覆盖层的厚度为至可选的，在所述沟槽顶部的部分深度内形成覆盖层之前，所述形成方法还包括：形成保形覆盖所述衬底和栅极叠层结构的阻挡膜；在相邻所述栅极叠层结构之间的阻挡膜上形成停止层，所述停止层的顶部低于所述栅极叠层结构的顶部；刻蚀去除高于所述停止层顶部的阻挡膜，剩余阻挡膜作为阻挡层；形成所述阻挡层后，去除所述停止层。可选的，所述阻挡层的材料为氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一种或多种。可选的，形成所述阻挡层的工艺为低压炉管工艺。可选的，所述阻挡层的厚度为至可选的，所述停止层为底部抗反射涂层、有机介质层、深紫外光吸收层或光刻胶层。可选的，所述单元存储器区的栅极叠层结构包括位于所述衬底上的栅绝缘层、位于所述栅绝缘层上的浮置栅层、位于所述浮置栅层上的栅介质层、以及位于所述栅介质层上的控制栅层；所述外围区的栅极叠层结构包括位于所述衬底上的选择栅极。可选的，形成所述侧墙后，所述形成方法还包括：在所述外围区的衬底上接触孔刻蚀停止层，所述接触孔刻蚀停止层还保形覆盖所述覆盖层顶部、栅极叠层结构顶部以及侧墙表面；在所述接触孔刻蚀停止层上形成层间介质层，所述层间介质层顶部高于所述栅极叠层结构顶部；采用平坦化工艺，去除高于所述栅极叠层结构顶部的层间介质层和接触孔刻蚀停止层，并露出所述栅极叠层结构顶部；在所述平坦化工艺后，采用金属硅化物工艺，将部分厚度的控制栅层和选择栅极转化为金属硅化物层。相应的，本专利技术还提供一种半导体结构，包括：衬底，所述衬底包括单元存储器区和外围区；多个分立的栅极叠层结构，位于所述衬底上，所述单元存储器区中远离所述外围区一侧的栅极叠层结构为第一栅极叠层结构，所述外围区中邻近所述单元存储器区的栅极叠层结构为第二栅极叠层结构，所述单元存储器区的相邻栅极叠层结构与所述衬底、以及所述第二栅极叠层结构和相邻的单元存储器区栅极叠层结构与所述衬底围成沟槽；覆盖层，位于所述沟槽顶部的部分深度内，所述覆盖层、相邻栅极叠层结构和衬底围成空气侧墙；侧墙，覆盖所述第一栅极叠层结构远离所述第二栅极叠层结构一侧的侧壁、以及所述第二栅极叠层结构远离所述第一栅极叠层结构一侧的侧壁。可选的，所述覆盖层的材料为等离子体增强四乙氧基硅烷和等离子体增强氧化硅中的一种或两种。可选的，所述覆盖层的厚度为至可选的，所述半导体结构还包括：阻挡层，所述单元存储器区的阻挡层位于所述覆盖层下方的沟槽侧壁和底部，所述外围区的阻挡层位于所述栅极叠层结构之间的衬底上，并延伸至所述栅极叠层结构的部分侧壁。可选的，所述阻挡层的材料为氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一种或多种。可选的，所述阻挡层的厚度为至可选的，所述单元存储器区的栅极叠层结构包括位于所述衬底上的栅绝缘层、位于所述栅绝缘层上的浮置栅层、位于所述浮置栅层上的栅介质层、以及位于所述栅介质层上的控制栅层；所述外围区的栅极叠层结构包括位于所述衬底上的选择栅极。可选的，所述半导体结构还包括位于所述控制栅层和选择栅极顶部的金属硅化物层；沿所述沟槽的深度方向，所述沟槽延伸至所述金属硅化物层顶部；所述侧墙还覆盖位于所述第一栅极叠层结构顶部的金属硅化物层远离所述第二栅极叠层结构一侧的侧壁、以及位于所述第二栅极叠层结构顶部的金属硅化物层远离所述第一栅极叠层结构一侧的侧壁。可选的，所述半导体结构还包括：位于所述外围区衬底上的接触孔刻蚀停止层，所述接触孔刻蚀停止层还位于所述侧墙表面；层间介质层，位于所述接触孔刻蚀停止层上，所述层间介质层露出所述金属硅化物层顶部。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术单元存储器区中远离外围区一侧的栅极叠层结构为第一栅极叠层结构，外围区中邻近所述单元存储器区的栅极叠层结构为第二栅极叠层结构，所述单元存储器区的相邻栅极叠层结构与衬底、以及所述第二栅极叠层结构和相邻的单元存储器区栅极叠层结构与衬底围成沟槽，在所述沟槽顶部的部分深度内形成覆盖层，所述覆盖层、相邻栅极叠层结构和衬底围成空气侧墙(Air-gapSpacer)，形成所述覆盖层之后，在所述第一栅极叠层结构远离所述第二栅极叠层结构一侧的侧壁、以及所述第二栅极叠层结构远离所述第一栅极叠层结构一侧的侧壁形成侧墙；其中，形成所述侧墙的工艺通常包括沉积介质材料并刻蚀介质材料的步骤，在所述覆盖层的阻挡作用下，所述介质材料不会形成于所述沟槽中，即所述侧墙不会形成于所述沟槽中，从而使单元存储器区的栅极叠层结构之间仍能以空气实现电绝缘；与侧墙材料(例如氮化硅等)相比，空气的介电常数较小(Kvacuum＝1)，所以空气侧墙的设置能够减小NAND闪存器件中相邻字线(WL)之间的电容，从而改善所述NAND闪存器件在编程过程中的串扰问题和NAND闪存器件的重复读写能力(CyclingPerformance)。可选方案中，在所述沟槽顶部的部分深度内形成覆盖层之前，所述形成方法还包括：在所述沟槽底部和部分侧壁上形成阻挡层，通过所述阻挡层的设置，使所述阻挡层所对应区域的沟槽开口尺寸减小，增加所述覆盖层形成于所述阻挡层之间的难度，从而使所述覆盖层形成于所述阻挡层上方的沟槽区域内，以免所述覆盖层过多地占据所述沟槽的空间位置，进而保障所述空气侧墙能有效地减小相邻字线之间的电容。附图说明图1至图10是本专利技术半导体结构的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，目前NAND闪存器件的性能仍有待提高。分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括单元存储器区和外围区，所述衬底上形成有多个分立的栅极叠层结构，所述单元存储器区中远离所述外围区一侧的栅极叠层结构为第一栅极叠层结构，所述外围区中邻近所述单元存储器区的栅极叠层结构为第二栅极叠层结构，所述单元存储器区的相邻栅极叠层结构与所述衬底、以及所述第二栅极叠层结构和相邻的单元存储器区栅极叠层结构与所述衬底围成沟槽；在所述沟槽顶部的部分深度内形成覆盖层，所述覆盖层、相邻栅极叠层结构和衬底围成空气侧墙；形成所述覆盖层后，在所述第一栅极叠层结构远离所述第二栅极叠层结构一侧的侧壁、以及所述第二栅极叠层结构远离所述第一栅极叠层结构一侧的侧壁形成侧墙。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括单元存储器区和外围区，所述衬底上形成有多个分立的栅极叠层结构，所述单元存储器区中远离所述外围区一侧的栅极叠层结构为第一栅极叠层结构，所述外围区中邻近所述单元存储器区的栅极叠层结构为第二栅极叠层结构，所述单元存储器区的相邻栅极叠层结构与所述衬底、以及所述第二栅极叠层结构和相邻的单元存储器区栅极叠层结构与所述衬底围成沟槽；在所述沟槽顶部的部分深度内形成覆盖层，所述覆盖层、相邻栅极叠层结构和衬底围成空气侧墙；形成所述覆盖层后，在所述第一栅极叠层结构远离所述第二栅极叠层结构一侧的侧壁、以及所述第二栅极叠层结构远离所述第一栅极叠层结构一侧的侧壁形成侧墙。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述覆盖层的工艺为等离子体增强化学气相沉积工艺。3.如权利要求1或2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述覆盖层的材料为等离子体增强四乙氧基硅烷和等离子体增强氧化硅中的一种或两种。4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，位于所述沟槽内的覆盖层的厚度为至5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述沟槽顶部的部分深度内形成覆盖层之前，所述形成方法还包括：形成保形覆盖所述衬底和栅极叠层结构的阻挡膜；在相邻所述栅极叠层结构之间的阻挡膜上形成停止层，所述停止层的顶部低于所述栅极叠层结构的顶部；刻蚀去除高于所述停止层顶部的阻挡膜，剩余阻挡膜作为阻挡层；形成所述阻挡层后，去除所述停止层。6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的材料为氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一种或多种。7.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述阻挡层的工艺为低压炉管工艺。8.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的厚度为至9.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述停止层为底部抗反射涂层、有机介质层、深紫外光吸收层或光刻胶层。10.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述单元存储器区的栅极叠层结构包括位于所述衬底上的栅绝缘层、位于所述栅绝缘层上的浮置栅层、位于所述浮置栅层上的栅介质层、以及位于所述栅介质层上的控制栅层；所述外围区的栅极叠层结构包括位于所述衬底上的选择栅极。11.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述侧墙后，所述形成方法还包括：在所述外围区的衬底上接触孔刻蚀停止层，所述接触孔刻蚀停止层还保形覆盖所述覆盖层顶部、栅极叠层结构顶部以及侧墙表面；在所述接触孔刻蚀停止层上形成层间介质层，所述层间介质层顶部高于所...

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