一种半导体器件及其形成方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种半导体器件及其形成方法。本发明专利技术实施例通过形成在垂直方向掺杂浓度梯度变化的栅极结构，提高半导体器件的可靠性。

A semiconductor device and its forming method

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件及其形成方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。
技术介绍
半导体器件是导电性介于良导电体与绝缘体之间，利用半导体材料特殊电特性来完成特定功能的电子器件，可用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。现有常用的半导体器件包括半导体存储器。非易失性存储器(Non-VolatileMemoryDevice，NVM)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存储器是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。随着电子产品的集成度越来越高，现有的半导体器件的可靠性有待提高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种半导体器件及其形成方法，并提高半导体器件的可靠性。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种半导体器件的形成方法，所述方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成在垂直方向掺杂浓度呈梯度变化的栅极结构。进一步地，在所述半导体衬底上形成掺杂浓度呈梯度变化的栅极结构具体为：在所述半导体衬底上形成叠置的第一栅极材料层和第二栅极材料层，其中，第一栅极材料层和所述第二栅极材料层的掺杂浓度不同；处理所述第一栅极材料层和第二栅极材料层，以使第一栅极材料层和第二栅极材料层的掺杂浓度在垂直方向呈梯度变化；图案化所述第一栅极材料层和第二栅极材料层，以形成分立的栅极结构，每个栅极结构包括叠置的第一栅极材料层和第二栅极材料层。进一步地，在所述半导体衬底上形成掺杂浓度梯度变化的栅极结构具体为：在所述半导体衬底上形成叠置的第一栅极材料层和第二栅极材料层，其中，第一栅极材料层和所述第二栅极材料层的掺杂浓度不同；图案化所述第一栅极材料层和第二栅极材料层，以形成分立的栅极结构，每个栅极结构包括叠置的第一栅极材料层和第二栅极材料层；处理所述第一栅极材料层和第二栅极材料层，以使第一栅极材料层和第二栅极材料层的掺杂浓度在垂直方向呈梯度变化。进一步地，所述处理所述第一栅极材料层和第二栅极材料层具体为：退火处理所述第一栅极材料层和第二栅极材料层。进一步地，所述第一栅极材料层和所述第二栅极材料层为掺杂多晶硅层。进一步地，所述第一栅极材料层和所述第二栅极材料层的掺杂离子为磷离子、砷离子以及锑离子中的一种或多种。进一步地，所述第一栅极材料层和所述第二栅极材料层为磷离子掺杂多晶硅层。进一步地，所述第一栅极材料层的掺杂浓度大于所述第二栅极材料层的掺杂浓度。进一步地，所述方法还包括：形成覆盖所述栅极结构底部的外壁的浅沟槽隔离结构；刻蚀所述栅极结构外壁，以增大相邻所述栅极结构间的距离。进一步地，所述栅极结构中的掺杂浓度由下至上依次减小。根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种半导体器件，包括分立的栅极结构；其中，所述栅极结构在垂直方向掺杂浓度呈梯度变化。进一步地，所述栅极结构的底部尺寸与顶部尺寸基本相同。进一步地，所述栅极结构的材料为磷离子掺杂多晶硅。进一步地，所述栅极结构中的掺杂浓度由下至上依次减小。本专利技术实施例通过形成在垂直方向掺杂浓度梯度变化的栅极结构，使得在刻蚀过程中对栅极结构上端和下端具有基本相同的刻蚀速率，使得栅极结构的上端的尺寸与下端的尺寸基本相同，以提高半导体器件的可靠性。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是对比例的半导体器件的形成方法形成的栅极结构的显微图片；图2是本专利技术实施例的半导体器件的形成方法的流程图；图3-图4是本专利技术实施例半导体器件的形成方法的各步骤形成的结构的示意图；图5是本专利技术实施例的一个可选的实现方式中形成在垂直方向掺杂浓度梯度变化的栅极结构的方法的流程图；图6-图8是本专利技术实施例半导体器件的形成方法的各步骤形成的结构的示意图；图9是本专利技术实施例的另一个可选的实现方式中形成在垂直方向掺杂浓度梯度变化的栅极结构的方法的流程图；图10-图11是本专利技术实施例半导体器件的形成方法的各步骤形成的结构的示意图；图12是本专利技术实施例的半导体器件的剖面示意图。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多层”的含义是两层或两层以上。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。为便于描述这里可以使用诸如“在…之下”、“在...下面”、“下”、“在…之上”、“上”等空间关系术语以描述如附图所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。应当理解，空间关系术语旨在概括除附图所示取向之外器件在使用或操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转过来，被描述为“在”其他元件或特征“之下”或“下面”的元件将会在其他元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“在...下面”就能够涵盖之上和之下两种取向。器件可以采取其他取向(旋转90度或在其他取向)，这里所用的空间关系描述符被相应地解释。所述“侧壁”为除顶面和底面以外的表面，如“覆盖栅极结构的侧壁”表示覆盖栅极结构的正面、背面、左侧面和右侧面。所述“顶部”为靠近上表面的一部分区域，如“栅极结构顶部”表示在栅极结构上半部区域的结构。所述“底部”为下半部分的区域。随着半导体器件的集成度越来越高，栅极结构间的距离越来越小，需要在图案化栅极材料层后，进一步刻蚀所述栅极结构，以增大栅极结构间的距离，以确保半导体器件的可靠性。对比例的形成方法是将栅极结构在热的NH4/H2O2溶液(SC1溶液)中浸泡以刻蚀栅极结构外壁，由此使栅极结构的宽度减小。使栅极结构相互间的间隔变大，提高器件的可靠性。然而，由于SC1溶液的浓度在垂直方向不一致，使得栅极结构在垂直方向的不同位置的刻蚀速率不同。导致刻蚀栅极结构的过程中，栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：/n提供半导体衬底；/n在所述半导体衬底上形成在垂直方向掺杂浓度呈梯度变化的栅极结构。/n

【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在垂直方向掺杂浓度呈梯度变化的栅极结构。


2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底上形成掺杂浓度呈梯度变化的栅极结构具体为：
在所述半导体衬底上形成叠置的第一栅极材料层和第二栅极材料层，其中，第一栅极材料层和所述第二栅极材料层的掺杂浓度不同；
处理所述第一栅极材料层和第二栅极材料层，以使第一栅极材料层和第二栅极材料层的掺杂浓度在垂直方向呈梯度变化；
图案化所述第一栅极材料层和第二栅极材料层，以形成分立的栅极结构，每个栅极结构包括叠置的第一栅极材料层和第二栅极材料层。


3.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底上形成掺杂浓度梯度变化的栅极结构具体为：
在所述半导体衬底上形成叠置的第一栅极材料层和第二栅极材料层，其中，第一栅极材料层和所述第二栅极材料层的掺杂浓度不同；
图案化所述第一栅极材料层和第二栅极材料层，以形成分立的栅极结构，每个栅极结构包括叠置的第一栅极材料层和第二栅极材料层；
处理所述第一栅极材料层和第二栅极材料层，以使第一栅极材料层和第二栅极材料层的掺杂浓度在垂直方向呈梯度变化。


4.根据权利要求2或3所述的形成方法，其特征在于，所述处理所述第一栅极材料层和第二栅极材料层具体为：退火处理所述第一栅极材料层和第二栅极材料层。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，仇圣棻，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造天津有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12