形成半导体结构的方法技术

提供一种形成半导体结构的方法，特别是提供一种形成自我对齐非对称栅极(SAUG)鳍式场效晶体管(FinFET)的结构与方法。SAUG FinFET结构于每个鳍片的相对侧上具有两个不同的栅极结构，即编程栅极结构与开关栅极结构。SAUG FinFET可用以作为非挥发性记忆体储存元件，可透过在编程栅极结构的控制栅极上以适当的偏压来于电荷捕获介电质(例如氮化硅(Si

【技术实现步骤摘要】
形成半导体结构的方法
本揭露实施例是有关于一种形成半导体结构的方法，且特别是有关于一种自我对齐非对称栅极(self-alignedunsymmetricalgate，SAUG)鳍式场效晶体管(finfield-effecttransistor，FinFET)及其形成方法。
技术介绍
半导体工业透过逐渐减少最小特征尺寸且透过使用例如鳍式场效晶体管(finfield-effecttransistor，FinFET)的三维(3D)晶体管结构来持续增加于集成电路中的电子元件(例如：晶体管、二极管、电阻器、电容器等等)的密度，其中三维晶体管结构利用垂直尺寸为相同的占位面积(footprint)提供更大的驱动电流。透过半导体技术的创新来使元件密度更高，以允许将更多的功能整合到所给定的区域中。达成高功能密度的能力产生了系统单晶片(system-on-chip，SOC)的概念，其中在单个晶片上整合例如数字逻辑、非挥发性记忆体(non-volatilememory，NVM)与模拟功能这类的多功能区块。在单个晶片上整合这样多样化的功能通常会在形成与整合所伴随的各种电子元件和晶体管结构方面带来新的挑战。
技术实现思路
本揭露提出一种形成半导体结构的方法，包含：形成从基板延伸的鳍片，其中鳍片沿着鳍片的多个相对侧具有多个隔离区；于鳍片中形成源极区与漏极区；于鳍片的第一侧壁上形成编程栅极结构(programminggatestructure)；以及于与编程栅极结构相对的鳍片的第二侧壁上形成开关栅极结构(switchinggatestructure)，其中编程栅极结构与开关栅极结构是沿着插入于源极区与漏极区之间的鳍片的一部分。为让本揭露的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。附图说明从以下结合所附附图所做的详细描述，可对本揭露的态样有更佳的了解。需注意的是，根据业界的标准实务，各特征并未依比例绘示。事实上，为了使讨论更为清楚，各特征的尺寸都可任意地增加或减少。图1是绘示根据一些实施例的自我对齐非对称栅极(self-alignedunsymmetricalgate，SAUG)鳍式场效晶体管(finfield-effecttransistor，FinFET)的透视图；图2A至[图15C]是绘示根据一些实施例的在制造的中间阶段的SAUGFinFET的剖视图与平面视图。【符号说明】50：基板52：硬光罩层54：鳍片56：隔离区59：沟槽60：牺牲掺杂层61、64、82：开口62：源极/漏极区63：牺牲层65：隧道介电质67：电荷捕获介电质69：阻障介电质70：编程栅极介电层71：控制栅极72：编程栅极结构73：图案化的介电层75：开关栅极介电层79：开关栅极层81：开关栅极结构83：层间介电层87：接触100：自我对齐非对称栅极鳍式场效晶体管(SAUGFinFET)装置110、120：自我对齐非对称栅极鳍式场效晶体管(SAUGFinFET)B-B、C-C：轴线具体实施方式以下的揭露提供了许多不同的实施例或例子，以实施所提供标的的不同特征。以下描述的构件与安排的特定例子，以简化本揭露。当然，这些仅仅是例子而不是用以限制本揭露。例如，在说明中，第一特征形成在第二特征的上方或之上，这可能包含第一特征与第二特征以直接接触的方式形成的实施例，这也可以包含额外特征可能形成在第一特征与第二特征之间的实施例，这使得第一特征与第二特征可能没有直接接触。此外，本揭露可能会在各种例子中重复参考数字及/或文字。此重复是为了简明与清晰的目的，但本身并非用以指定所讨论的各种实施例及/或架构之间的关系。再者，在此可能会使用空间相对用语，例如“底下(beneath)”、“下方(below)”、“较低(lower)”、“上方(above)”、“较高(upper)”等等，以方便说明如附图所绘示的一元件或一特征与另一(另一些)元件或特征的关系。这些空间上相对的用语除了涵盖在附图中所绘示的方向，也欲涵盖装置在使用或操作中不同的方向。设备可能以不同方式定位(例如旋转90度或在其他方位上)，而在此所使用的空间上相对的描述同样也可以有相对应的解释。本揭露描述金氧半场效晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistors，MOSFETs)，其中可电性编程每个MOSFET的阀值电压(thresholdvoltage，VT)。本文所描述的晶体管结构是称为鳍式场效晶体管(finfield-effecttransistors，FinFETs)的三维MOSFETs，其中用以形成MOSFET的通道与源极/漏极的半导体区的形状类似于从半导体基板突出的鳍片，其中半导体基板具有沿着鳍片的两个垂直侧壁的边而形成的栅极结构。可编程VT的FinFETs为非对称FinFETs，其具有形成于半导体鳍片的多个相对侧壁上的两个不同的栅极结构。举例而言，如以下更详细讨论的，在鳍片的一侧上可存在编程栅极结构(programminggatestructure)，其中编程栅极结构的栅极介电层包含电荷捕获层(charge-trappinglayer)(例如氮化物层)，且在鳍片的一相对侧上可存在开关栅极结构(switchinggatestructure)，其中开关栅极结构相似于使用于数字逻辑电路和/或模拟电路中的FinFETs的栅极结构。透过适当地偏压编程栅极结构的栅极电极(称为控制栅极)，可将各种量的负电荷和/或正电荷注入且捕获于电荷捕获层中。透过在开关栅极结构的栅极上施加大于或相等于VT的电压VG，捕获于电荷捕获层中的电荷改变了FinFET的阀值，使得FinFET可从关断状态(或基本上非导通状态)切换到开启状态(或导通状态)。透过在控制栅极上施加相应的编程电压，透过迫使装置进入数个充电状态的其中一者，可将VT编程为数个数值的其中一者。因为MOSFET的漏极-源极电流(drain-to-sourcecurrent，IDS)相依于VT，在其被偏压导通时，可透过感测流经晶体管的电流的数值来读取编程状态。在一些实施例中，设计晶体管使得捕获电荷的泄漏可忽略，与所连接的正常操作电源电压无关，因此每个充电状态可认为是亚稳态(metastable)。相应地，在将装置编程到其相应的充电状态之后，可维持于该状态，在此期间可执行多个读取操作。而且，装置可在不同的充电状态之间循环多次，装置于其多个亚稳态充电状态的稳定性与可读性的损失很微小。相应地，在本揭露中所描述的实施例可作为电性可抹除且可编程的非挥发性记忆体(non-volatilememory，NVM)储存元件。在一些实施例中，可编程VT装置包含自我对齐非对称栅极(self-alignedunsymmetricalgate，SAUG)FinFE本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成半导体结构的方法，其特征在于，包含：/n形成从一基板延伸的一鳍片，其中该鳍片沿着该鳍片的多个相对侧具有多个隔离区；/n于该鳍片中形成一源极区与一漏极区；/n于该鳍片的一第一侧壁上形成一编程栅极结构(programming gate structure)；以及/n于与该编程栅极结构相对的该鳍片的一第二侧壁上形成一开关栅极结构(switchinggate structure)，其中该编程栅极结构与该开关栅极结构是沿着插入于该源极区与该漏极区之间的该鳍片的一部分。/n

【技术特征摘要】
20180628 US 62/691,006;20190403 US 16/374,4751.一种形成半导体结构的方法，其特征在于，包含：
形成从一基板延伸的一鳍片，其中该鳍片沿着该鳍片的多个相对侧具有多个隔离区；
于该鳍片中形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：简昭欣，周钰哲，蔡健伟，易琴雅，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71