專利名稱：具有自對準(zhǔn)柵導(dǎo)電層的非易失性半導(dǎo)體存儲器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非易失性半導(dǎo)體存儲器件及其形成方法。更具體，本發(fā)明涉及具有自對準(zhǔn)層的非易失性半導(dǎo)體存儲器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，通過在半導(dǎo)體襯底中形成限定多個有源區(qū)的場隔離層制造金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。通常使用淺溝槽隔離(STI)技術(shù)形成場隔離層。當(dāng)使用STI技術(shù)時，在半導(dǎo)體襯底上形成溝槽掩模圖形。然后在各向異性刻蝕工序中使用溝槽掩模圖形作為蝕刻掩模，以在半導(dǎo)體襯底處形成溝槽，然后填充溝槽以形成場隔離層。
在形成非易失性存儲器的情況下，跨越各個有源區(qū)形成控制柵電極(或柵電極)，其下有浮柵電極。用于形成浮柵電極的工序通常包括兩個構(gòu)圖工序。第一構(gòu)圖工序采用平行于有源區(qū)蔓延的掩模圖形。第二構(gòu)圖工序使用在可以用來形成柵電極的有源區(qū)的垂直方向中蔓延的掩模圖形。
但是，使用在有源區(qū)的平行方向中蔓延的掩模圖形的構(gòu)圖工序需要附加的掩模圖形。因此，為了形成浮柵電極，應(yīng)該附加地執(zhí)行光刻工序。在該光刻工序中，工藝參數(shù)如浮柵電極重疊場隔離層的每個邊緣的寬度和“重疊對稱性”(即，浮柵電極與場隔離層重疊的對稱性)被嚴(yán)格地控制。但是，隨著半導(dǎo)體器件變得更高度地集成，精確地控制這些工藝參數(shù)變得困難，以及光刻工序的成本可能較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供具有自對準(zhǔn)柵導(dǎo)電層的半導(dǎo)體器件及制造這種器件的方法。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在半導(dǎo)體襯底上形成多個場隔離圖形，以在半導(dǎo)體襯底中限定多個有源區(qū)。然后增加場隔離圖形的密度。在各個有源區(qū)上形成多個柵絕緣圖形。然后在各個柵絕緣圖形上形成多個第一導(dǎo)電圖形。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，可以使用熱退火工藝實(shí)現(xiàn)場隔離圖形的密度增加。例如，可以在約5分鐘至約1小時的時間范圍內(nèi)從約500攝氏度至約900攝氏度的范圍中的一種或多種溫度下熱退火場隔離圖形。熱退火工序的時間溫度和/或長度可以被選擇，以保證在氧化層的后續(xù)去除過程中場隔離圖形沒有被過度地凹陷。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，可以在第一導(dǎo)電圖形的至少某些的側(cè)壁上提供第一和第二導(dǎo)電隔片?？梢酝ㄟ^在形成第一導(dǎo)電圖形之后刻蝕場隔離圖形來形成這些第一和第二導(dǎo)電隔片，以形成多個間隙區(qū)，間隙區(qū)在相鄰的第一導(dǎo)電圖形之間。然后，至少可以在第一導(dǎo)電圖形上和間隙區(qū)的側(cè)壁上形成導(dǎo)電層，以便至少部分地填充可能存在于一個或多個第一導(dǎo)電圖形的頂表面中的裂縫。然后可以各向異性地刻蝕導(dǎo)電層，以露出場隔離圖形的頂表面?？梢栽趫龈綦x圖形上和第一導(dǎo)電圖形的側(cè)壁和頂表面上選擇性地形成絕緣層，然后在絕緣層上形成第二導(dǎo)電層。
可以通過在襯底上形成溝槽掩模圖形來形成場隔離圖形，場隔離圖形用于形成限定有源區(qū)的溝槽。然后，可以在溝槽中和溝槽掩模圖形之間間隔中形成場隔離圖形?？梢酝ㄟ^在柵絕緣圖形上和場隔離圖形上形成第一導(dǎo)電層形成多個第一導(dǎo)電圖形，然后至少平整化第一導(dǎo)電層至場隔離圖形的頂表面的深度，以形成多個第一導(dǎo)電圖形。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中也可以部分地刻蝕密度增加的場隔離圖形，以便每個場隔離圖形具有其寬度小于每個場隔離圖形的下部寬度的上部。
在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其中在半導(dǎo)體襯底上形成溝槽掩模圖形。在溝槽掩模圖形之間的半導(dǎo)體襯底處形成限定有源區(qū)的溝槽?？梢栽跍喜壑泻驮跍喜垩谀D形之間的間隔中形成場隔離圖形。然后熱退火這些場隔離圖形，以增加它們的密度，以及可以除去溝槽掩模圖形。在具體實(shí)施例中，可以在從約5分鐘至約1小時的時間范圍內(nèi)從約500攝氏度至約900攝氏度的范圍中的一種或多種溫度下熱退火。在多個有源區(qū)的每一個上形成多個柵絕緣圖形，以及在多個柵絕緣圖形的每一個上形成多個第一導(dǎo)電圖形。
可以通過在襯底上形成至少包括焊盤氧化層和硅氮化物層的溝槽掩模層形成溝槽掩模圖形，然后構(gòu)圖溝槽掩模層，以在每個有源區(qū)上形成焊盤氧化物圖形和氮化硅圖形?？梢酝ㄟ^在溝槽中形成場隔離層然后平面化-刻蝕場隔離層露出溝槽掩模圖形從而形成場隔離圖形。也可以在形成場隔離層之前在溝槽的內(nèi)壁上形成熱氧化層。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，可以通過使用選擇性刻蝕方法除去氮化硅從而除去溝槽掩模圖形，然后除去焊盤氧化物圖形并刻蝕部分露出的場隔離圖形至預(yù)定程度，選擇性刻蝕方法不顯著地刻蝕焊盤氧化物圖形或場隔離圖形。在這些實(shí)施例中，可以在除去焊盤氧化物圖形之前執(zhí)行熱退火。
在再一其他具體實(shí)施例中，在形成多個第一導(dǎo)電圖形之后，可以刻蝕場隔離圖形，以在相鄰的第一導(dǎo)電圖形之間形成多個間隙區(qū)?？梢栽趫龈綦x圖形和第一導(dǎo)電圖形的側(cè)壁和頂表面上形成柵層間絕緣體，然后在柵層間絕緣體上形成第二導(dǎo)電層。柵層間絕緣體可以由連續(xù)地層疊的氧化硅、氮化硅和氧化硅形成，以及第二導(dǎo)電層可以由選自由多晶體硅、鎢、鈷、硅化鎢；硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。此外，在形成柵層間絕緣體之前，可以在第一導(dǎo)電圖形的側(cè)壁上形成導(dǎo)電隔片。例如可以通過在至少第一導(dǎo)電圖形和間隙區(qū)的側(cè)壁上形成導(dǎo)電層然后各向異性地刻蝕導(dǎo)電層露出場隔離圖形的頂表面，從而形成這些導(dǎo)電隔片。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，可以在除去溝槽掩模圖形之后執(zhí)行熱退火?？梢赃x擇熱退火工序的時間、溫度和/或長度，以保證在焊盤氧化層的后續(xù)去除過程中場隔離圖形沒有被過度地凹陷。此外，每個場隔離圖形的上部可以包括每個側(cè)邊上的凹部，以及第一導(dǎo)電層可以形成在每個場隔離圖形的下部，以填充每個場隔離圖形的上部的每個側(cè)邊上的凹部。也可以部分地刻蝕熱退火的場隔離圖形，以便每個場隔離圖形具有其寬度小于每個場隔離圖形的下部寬度的上部。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一和第二導(dǎo)電隔片例如可以由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。場隔離層可以由選自由HTO、PETEOS、MTO、HDP和/或SOG層構(gòu)成的組的至少一種材料形成。柵絕緣圖形可以由例如選自由氧化硅、氮化鎢、氮化鈦、氮化鉭、氮化硅和/或氮氧化硅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。第一導(dǎo)電圖形例如可以由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。此外，第一導(dǎo)電圖形和導(dǎo)電層可以由基本上相同的材料形成。
在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，提供了一種制造非易失性半導(dǎo)體存儲器件的方法，其中在半導(dǎo)體襯底上形成多個場隔離圖形以在其間限定多個有源區(qū)。在多個場隔離圖形之間的各個有源區(qū)上形成多個柵絕緣圖形，以便露出其相對側(cè)壁上的多個場隔離圖形的相鄰圖形的上表面。在柵絕緣圖形的每一個上和在多個場隔離圖形的露出的上表面上形成多個浮柵電極，以及在多個浮柵電極上形成柵層間絕緣體層。然后在柵層間絕緣體層上形成控制柵電極。
依據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，提供一種半導(dǎo)體器件，其中在半導(dǎo)體襯底處形成限定多個有源區(qū)的多個場隔離圖形。多個柵絕緣圖形在多個有源區(qū)的每一個上，以及多個第一導(dǎo)電圖形在多個柵絕緣圖形的每一個上。一對導(dǎo)電隔片在每個第一導(dǎo)電圖形的第一和第二側(cè)壁上，以及連續(xù)地層疊的柵層間絕緣體和第二導(dǎo)電層在導(dǎo)電隔片和第一導(dǎo)電圖形對上。第一導(dǎo)電圖形可以比在其下布置的有源區(qū)更寬。導(dǎo)電隔片可以由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成以及第一導(dǎo)電圖形和導(dǎo)電隔片可以由基本上相同的材料形成。


包括的附圖提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解并被引入和構(gòu)成本申請的一部分，附示了本發(fā)明的某些實(shí)施例。在附圖中圖1-6圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成半導(dǎo)體器件的方法的剖面圖。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例形成半導(dǎo)體器件的方法的剖面圖。
圖8圖示了在焊盤氧化層的去除過程中非致密的場隔離圖形怎樣被刻蝕的剖面圖。
圖9圖示了可以在第一導(dǎo)電圖形的頂表面上形成的裂縫的剖面圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的非易失性存儲器件的透視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖更完全地描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以多種不同的方式體現(xiàn)，不應(yīng)該認(rèn)為局限于在此闡述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例以便本公開是徹底的和完全的，并將本發(fā)明的范圍完全傳遞給所述領(lǐng)域的技術(shù)人員。在整篇中，相同的標(biāo)記始終指相同的元件。
應(yīng)當(dāng)理解盡管在此可以使用術(shù)語第一和第二等描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)該受這些術(shù)語限制。使用這些術(shù)語僅僅使一個元件與另一元件相區(qū)別。例如，在不脫離本發(fā)明的范圍的條件下，下面論述的第一元件可以稱為第二元件，同樣，第二元件可以稱為第一元件。在此使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列項(xiàng)的一種或多種組合。
應(yīng)當(dāng)理解當(dāng)一個元件例如層、區(qū)域或襯底被稱為在另一元件“上”或在另一個元件“上”延伸時，它可以直接在另一元件“上”或直接在另一元件上延伸或也可以存在插入元件。相反，當(dāng)一個元件稱為“直接在另一個元件“上”或直接在另一個元件“上”延伸時，不存在插入元件。應(yīng)當(dāng)理解當(dāng)一個元件稱為“連接”或“耦接”到另一個元件時，它可以直接連接或耦接到另一個元件或可以存在插入元件。相反，當(dāng)一個元件稱為“直接連接”或“直接耦接”到另一個元件時，不存在插入元件。用來描述元件之間的關(guān)系的其他單詞應(yīng)該以同樣的方式理解(例如，“在…之間”與“直接在…之間”、“鄰近”與“直接鄰近”等)。
在此可以使用相對術(shù)語如“在…下面”或“在…之上”或“上部”或“下部”或“水平”或“垂直”描述一個元件、層或區(qū)域與圖中所示的其它元件、層或區(qū)域的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解這些術(shù)語是用來包括除圖中描繪的取向之外的器件的不同取向。
在此參考剖面圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，剖面圖是本發(fā)明的理想化實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意性圖示。為了清楚可以放大附圖中的層和區(qū)域的厚度。此外，由于例如制造技術(shù)和/或容差的變化應(yīng)當(dāng)預(yù)想到圖示的形狀變化。因此，本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)該認(rèn)為限于在此所示的區(qū)域的特定形狀而是包括由制造所得的形狀變化。例如，圖示為矩形的注入?yún)^(qū)一般地將具有圓潤的或彎曲的特點(diǎn)和/或在其邊緣具有注入濃度的梯度而不是從注入?yún)^(qū)至非注入?yún)^(qū)的二元變化。同樣，通過注入形成的掩埋區(qū)可以引起掩埋區(qū)和通過其進(jìn)行注入的表面之間區(qū)域中發(fā)生某些注入。因此，圖中所示的區(qū)域本質(zhì)上是示意性的且它們的形狀不打算圖示器件區(qū)域的實(shí)際形狀以及不打算限制本發(fā)明的范圍。
在此使用的專業(yè)詞匯是僅僅用于描述具體實(shí)施例而不是限制本發(fā)明。如在此使用的單數(shù)形式“a”，“an”以及“the”同樣試圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地表明。還應(yīng)當(dāng)理解，在此使用的術(shù)語“comprises”、“comprising”、“includes”和/或“including”，具體說明部件、整體、步驟、操作、元件、和/或零件的存在，但是不排除存在或增加一個或多個其他部件、整體、步驟、操作、元件、零件和/或其組。
除非另外限定，在此使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有與由本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同意思。還應(yīng)當(dāng)理解術(shù)語如在通常使用的詞典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該解釋為具有符合相關(guān)技術(shù)的環(huán)境中的意思且不被解釋理想化或過于形式感知的意思，除非在此被清楚地限定。
如圖1所示，形成露出半導(dǎo)體襯底10的預(yù)定區(qū)的溝槽掩模圖形20。溝槽掩模圖形20可以包括連續(xù)地層疊的焊盤氧化物圖形22和氮化硅圖形24。
為了形成溝槽掩模圖形20，可以形成并構(gòu)圖溝槽掩模層。溝槽掩模層可以包括多層絕緣層，多層絕緣層包括焊盤氧化層和氮化硅層。溝槽掩模層還可以包括中溫氧化物(MTO)和/或抗折射層。MTO和抗折射層可以連續(xù)地層疊在氮化硅層上。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，氮化硅圖形24可以用作后續(xù)溝槽刻蝕工序中的蝕刻掩模和作為限定場隔離層形狀的鑄模層。氮化硅圖形24可以具有例如約800至2000埃的厚度。焊盤氧化物圖形22可以吸收氮化硅圖形24和硅襯底10之間的應(yīng)力，該應(yīng)力由于其熱膨脹系數(shù)之間差異可能發(fā)生的。如圖2所示，可以使用溝槽掩模圖形20作為刻蝕掩模刻蝕半導(dǎo)體襯底10，以在溝槽掩模圖形20當(dāng)中的半導(dǎo)體襯底10形成溝槽12。例如可以使用采用等離子體的各向異性刻蝕工序形成溝槽12。但是，這種各向異性刻蝕工藝可能在溝槽12的內(nèi)壁引起刻蝕損壞。由此，可以在形成溝槽12之后執(zhí)行熱氧化工序，以處理任意這種刻蝕損壞。該熱氧化工藝可以在溝槽12的內(nèi)壁形成熱氧化層15。
然后可以在襯底上形成場隔離層30。如圖2所示，場隔離層30可以填充溝槽12以及可以形成覆蓋溝槽掩模圖形20的頂表面和被溝槽掩模圖形20圍繞的間隙。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，場隔離層30可以由下列材料的一種或多種形成高溫氧化物(HTO)、等離子體增強(qiáng)的四乙基原硅酸酯(PETEOS)層、MTO、高密度等離子體(HDP)氧化物層和/或旋涂玻璃(SOG)層。例如，場隔離層30可以包括連續(xù)地層疊的HTO層和PETEOS層。
參考圖3，然后可以采用例如平面化刻蝕工藝部分地除去場隔離層30，以露出氮化硅圖形24。平面化-刻蝕工藝可以包括例如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝。由于該工藝，在溝槽掩模圖形20中的溝槽12中和間隙區(qū)中形成場隔離圖形35。場隔離圖形35的高度和寬度可以由溝槽掩模圖形20之間的高度和距離決定。
接下來，可以有選擇地除去露出的氮化硅圖形24，以露出焊盤氧化物圖形22。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，可以使用在氮化硅圖形24和焊盤氧化物圖形22和場隔離圖形35之間具有刻蝕選擇率的刻蝕方法除去氮化硅圖形24。
在除去氮化硅圖形24之后，可以執(zhí)行熱退火工藝?？梢允褂迷摕嵬嘶鸸に囋黾訄龈綦x圖形35的密度，以便它們在可以用來除去焊盤氧化物圖形22的后續(xù)工序中不會過度地凹陷。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，可以在從約0.3至1.5大氣壓的壓力范圍下和在從約500至900攝氏度的溫度范圍下執(zhí)行熱退火工序約5分鐘至約1小時。例如，在一個具體實(shí)施例中，可以在大氣壓下和在800攝氏度的溫度下執(zhí)行熱退火工序30分鐘。應(yīng)當(dāng)理解可以使用其他各種退火工藝，以及在退火工序中溫度和/或壓力可以或不必始終保持恒定。還應(yīng)當(dāng)理解可以在工序中不同的點(diǎn)如在除去氮化硅圖形24之前執(zhí)行熱退火工序。
也可以執(zhí)行離子-注入工序，以將雜質(zhì)注入焊盤氧化物圖形22下面的半導(dǎo)體襯底10中。可以使用熱退火工序激活離子-注入工序中注入的雜質(zhì)。
如圖4所示，接下來可以除去焊盤氧化物圖形22，以露出部分半導(dǎo)體襯底10。例如可以使用在焊盤氧化物圖形22和半導(dǎo)體襯底10之間具有刻蝕選擇率的刻蝕工藝除去焊盤氧化物圖形22。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，為了減小和/或最小化刻蝕損壞，使用各向同性蝕刻法除去焊盤氧化物圖形22。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，場隔離圖形35和焊盤氧化物圖形22可以由氧化硅形成。在這種實(shí)施例中，與焊盤氧化物圖形22一起刻蝕場隔離圖形35，以便在用來除去焊盤氧化物圖形22的刻蝕工序過程中場隔離圖形35變?yōu)榘枷莸膱龈綦x圖形35′。因此，每個場隔離圖形35的上部側(cè)邊(即，距半導(dǎo)體襯底10的最遠(yuǎn)部分)可以凹陷為具有比溝槽12中的場隔離圖形35′的底部更窄的寬度。換句話說，場隔離圖形35′的突出部分比溝槽12中的下部更窄。由于可以使用各向同性刻蝕工藝形成凹陷區(qū)，因此有源區(qū)的每個側(cè)邊上的場隔離圖形35′的上部凹陷的寬度可以基本上相同。此外，可以將場隔離圖形35′的上部凹陷的程度控制為通過上述熱退火工藝使場隔離層35致密的程度。因此，該工藝可以被控制，以致在用來除去焊盤氧化物圖形22的工序過程中場隔離圖形35′不會過度地凹陷。
也如圖4所示，可以在半導(dǎo)體襯底10的頂表面上形成柵絕緣圖形40。柵絕緣圖形層40可以由例如選自由氧化硅、氮化鎢、氮化鈦、氮化鉭、氮化硅和/或氮氧化硅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。例如，可以使用熱氧化工藝由氧化硅形成柵絕緣圖形40。
參考圖5，可以在半導(dǎo)體襯底10、柵絕緣圖形40和場隔離圖形35′上形成第一導(dǎo)電層。第一導(dǎo)電層例如可以由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。例如，第一導(dǎo)電層可以包括多晶硅層。
接下來，第一導(dǎo)電層被可以平整-刻蝕，直到露出場隔離圖形35′的頂表面。這些可以例如使用CMP工藝來完成。由于該工藝，可以在隔離圖形35′之間的柵絕緣圖形40的頂表面上形成第一導(dǎo)電圖形50?？梢允褂脠龈綦x圖形35′作為用于決定CMP工藝中的終點(diǎn)的刻蝕-停止層。因此，如上所述，在用于形成第一導(dǎo)電圖形50的垂直刻蝕工藝中通過熱退火工藝在水平方向沒有過度地凹陷的場隔離圖形35′可以用作刻蝕停止層。因此，第一導(dǎo)電圖形50的高度可以被控制為相當(dāng)均勻。如圖5所示，在凹陷的場隔離圖形35′之間布置第一導(dǎo)電圖形50。因而，在其兩側(cè)可以重疊第一導(dǎo)電圖形50和相鄰的場隔離圖形35′，第一導(dǎo)電圖形50的寬度可以超過有源區(qū)的寬度。在有源區(qū)的每個側(cè)邊上每個第一導(dǎo)電圖形50重疊場隔離圖形35′的程度也可以比較均勻。
如圖6所示，接下來，可以刻蝕場隔離圖形35′的頂部，以在第一導(dǎo)電圖形50之間形成多個間隙區(qū)。該刻蝕工藝可以使用在場隔離圖形35′和第一導(dǎo)電圖形50之間具有刻蝕選擇率的刻蝕方法。
接下來，可以在第一導(dǎo)電圖形50的頂表面和側(cè)壁上和在露出的場隔離圖形35′的頂表面上形成柵層間絕緣體60。然后可以在柵層間絕緣體60上形成第二導(dǎo)電層70。柵層間絕緣體60可以由例如連續(xù)地層疊的氧化硅、氮化硅和氧化硅形成。第二導(dǎo)電層70例如可以由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。然后，可以在交叉有源區(qū)的方向中構(gòu)圖柵層間絕緣體60和第二導(dǎo)電層70，由此形成柵圖形。
如上所述，如果未使用(即致密)用于在焊盤氧化物圖形22的去除過程中增加場氧化圖形對刻蝕的抵抗性的熱退火工藝或其它工藝，那么當(dāng)焊盤氧化物圖形22被除去時，場隔離圖形35′可能被過度地刻蝕(或凹陷)。圖8中圖示了這些效果。如果這些發(fā)生，那么在可以用來形成第一導(dǎo)電圖形50的平整化刻蝕工藝過程中場隔離圖形35′不可能有效的用作刻蝕-停止層。因此，如圖9所示，第一導(dǎo)電圖形50可能被過度地刻蝕。而且，第一導(dǎo)電圖形50的刻蝕可能更不均勻。
而且，在第一導(dǎo)電圖形(參見圖9中的參考數(shù)字99)中可以形成可能引起半導(dǎo)體器件失敗的裂縫或空隙。當(dāng)在已被平整刻蝕的表面上形成第一導(dǎo)電層時，可以形成幾乎沒有裂縫或空隙。但是，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以在場隔離圖形35′上形成第一導(dǎo)電圖形。因而，可能形成裂縫或空隙。裂縫或空隙的程度可以隨半導(dǎo)體器件高度地集成的程度而增加。
圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的方法的剖面圖，該方法可以用來減小和/或最小化這種裂縫和/或空隙的形成。
如圖6的論述中的上述所解釋，場隔離圖形35′的上部被刻蝕，以在第一導(dǎo)電圖形50之間形成間隙區(qū)。參考圖7，在所得的結(jié)構(gòu)上形成導(dǎo)電層。導(dǎo)電層可以由與第一導(dǎo)電圖形50相同的材料形成。因此，可以通過導(dǎo)電層部分地或完全地填充可能在第一導(dǎo)電圖形50中形成的裂縫或空隙。
接下來，可以刻蝕導(dǎo)電層，以在第一導(dǎo)電圖形50的側(cè)壁上形成導(dǎo)電隔片55。兩個導(dǎo)電隔片55和第一導(dǎo)電圖形50的組合包括浮柵電極。因此，浮柵電極和柵層間絕緣體60之間的相對區(qū)與導(dǎo)電層的厚度即導(dǎo)電隔片55的寬度成正比地增長。因此，可以增加?xùn)艑娱g絕緣體的耦合率，該耦合率可以解釋為施加到控制柵電極的電壓分?jǐn)?shù)(fraction)，電壓被傳送到浮柵電極。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件(在此情況下非易失性存儲器件)的透視圖。如圖10所示，提供在半導(dǎo)體襯底10中限定有源區(qū)的多個場隔離圖形35′。可以在通過STI工藝形成的溝槽12中形成場隔離圖形35′，且可以由氧化硅形成。此外，可以使用多層絕緣層如層疊的HTO和PETEOS層形成場隔離圖形35′?？梢栽趫龈綦x圖形35′上和在溝槽12的內(nèi)壁上布置熱氧化層15。
在每個有源區(qū)上提供柵絕緣圖形40。柵絕緣圖形40可以由例如選自由氧化硅、氮化鎢、氮化鈦、氮化鉭、氮化硅和/或氮氧化硅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。第一導(dǎo)電圖形50在每個柵絕緣圖形40上且具有超過有源區(qū)寬度的寬度，以致第一導(dǎo)電圖形50也重疊相鄰的場隔離圖形35′的邊緣。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，第一導(dǎo)電圖形50重疊相鄰的場隔離圖形35′的程度可以基本上相同。
導(dǎo)電隔片55布置在每個第一導(dǎo)電圖形50的兩個側(cè)壁上。這些導(dǎo)電隔片55和第一導(dǎo)電圖形50的組合包括浮柵電極。導(dǎo)電隔片55在各個場隔離圖形35′上。第一導(dǎo)電圖形50和導(dǎo)電隔片55每個可以由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。
柵層間絕緣體60和第二導(dǎo)電層70連續(xù)地布置在導(dǎo)電隔片55和第一導(dǎo)電圖形50上。柵層間絕緣體60可以由例如連續(xù)地層疊的氧化硅、氮化硅和氧化硅形成。第二導(dǎo)電層70例如可以由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，可以使用熱退火場隔離圖形作為鑄模形成第一導(dǎo)電圖形。因此，當(dāng)除去焊盤氧化物圖形時場隔離圖形不會過度地凹陷，由此在可以用來形成第一導(dǎo)電圖形的平面化-刻蝕工藝過程中場隔離圖形可以充分地執(zhí)行作為刻蝕-停止層。因此，可以控制第一導(dǎo)電圖形的垂直高度且第一導(dǎo)電圖形重疊有源區(qū)的每個側(cè)邊上的相鄰場隔離圖形程度可以比較均勻，與是否使用附加的光刻工藝無關(guān)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，可以在第一導(dǎo)電圖形的側(cè)壁上形成導(dǎo)電隔片，作為可以用來有效地填充裂縫或空隙的部分工序，裂縫或空隙可能存在于一個或多個第一導(dǎo)電圖形中。
在附圖和說明書中，已公開了本發(fā)明的一般優(yōu)選實(shí)施例，盡管使用了具體的術(shù)語，它們用于一般性和描述性理解并非限制，本發(fā)明的范圍闡述在下面的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成多個場隔離圖形，以在半導(dǎo)體襯底中限定多個有源區(qū)；增加場隔離圖形的密度；在各個有源區(qū)上形成多個柵絕緣圖形；以及在各個柵絕緣圖形上形成多個第一導(dǎo)電圖形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中增加場隔離圖形的密度包括熱退火場隔離圖形，以增加場隔離圖形的密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括在至少一些第一導(dǎo)電圖形的側(cè)壁上形成第一和第二導(dǎo)電隔片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中在至少一些第一導(dǎo)電圖形的側(cè)壁上形成第一和第二導(dǎo)電隔片包括形成第一導(dǎo)電圖形之后刻蝕場隔離圖形，以形成多個間隙區(qū)，其中間隙區(qū)在相鄰的第一導(dǎo)電圖形之間；以及然后在至少第一導(dǎo)電圖形上和間隙區(qū)的側(cè)壁上形成導(dǎo)電層，其中導(dǎo)電層至少部分地填充存在于第一導(dǎo)電圖形的至少一個頂表面中的裂縫；以及各向異性地刻蝕導(dǎo)電層，以露出場隔離圖形的頂表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，還包括在場隔離圖形和第一導(dǎo)電圖形的側(cè)壁和頂表面上形成絕緣層；以及在絕緣層上形成第二導(dǎo)電層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中第一導(dǎo)電圖形和導(dǎo)電層由基本上相同的材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中第一和第二導(dǎo)電隔片由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中在從約5分鐘至約1小時的時間范圍內(nèi)從約500攝氏度至約900攝氏度的范圍中的一種或多種溫度下熱退火場隔離圖形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在半導(dǎo)體襯底上形成場隔離圖形，以在半導(dǎo)體襯底中限定多個有源區(qū)包括在半導(dǎo)體襯底上形成溝槽掩模圖形；形成限定溝槽掩模圖形之間的有源區(qū)的溝槽；以及在溝槽中和溝槽掩模圖形之間的間隔中形成場隔離圖形。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中可以選擇熱退火工序的時間、溫度和/或長度，以保證在氧化層的后續(xù)去除過程中場隔離圖形不會過度地凹陷。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成多個第一導(dǎo)電圖形包括在柵絕緣圖形上和在場隔離圖形上形成第一導(dǎo)電層；以及至少平整第一導(dǎo)電層至場隔離圖形的頂表面的深度，以形成多個第一導(dǎo)電圖形。
12.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括部分地刻蝕密度增加的場隔離圖形，以便每個場隔離圖形具有其寬度小于每個場隔離圖形的下部寬度的上部。
13.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成溝槽掩模圖形；在溝槽掩模圖形之間的半導(dǎo)體襯底處形成限定有源區(qū)的溝槽；在溝槽和溝槽掩模圖形之間的間隔中形成場隔離圖形；熱退火場隔離圖形，以增加場隔離圖形的密度；除去溝槽掩模圖形；在多個有源區(qū)的每一個上形成多個柵絕緣圖形；以及在多個柵絕緣圖形的每一個上形成多個第一導(dǎo)電圖形。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中形成溝槽掩模圖形包括在半導(dǎo)體襯底上形成至少包括焊盤氧化物層和氮化硅層的溝槽掩模層；以及構(gòu)圖溝槽掩模層，以在每個有源區(qū)上形成焊盤氧化物圖形和氮化硅圖形。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中形成場隔離圖形包括在溝槽中形成場隔離層；以及平面化-刻蝕場隔離層，以露出溝槽掩模圖形。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中場隔離層包括選自由HTO、PETEOS、MTO、HDP和/或SOG層構(gòu)成的組的至少一種材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，還包括在形成場隔離層之前在溝槽的內(nèi)壁上形成熱氧化層。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中除去溝槽掩模圖形包括使用不顯著地刻蝕焊盤氧化物圖形或場隔離圖形的選擇性刻蝕配方除去氮化硅圖形；以及除去焊盤氧化物圖形和刻蝕露出的場隔離圖形的部分至預(yù)定的程度，其中在除去焊盤氧化物圖形之前執(zhí)行熱退火。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中在從約5分鐘至約1小時的時間范圍內(nèi)從約500攝氏度至約900攝氏度的范圍中的一種或多種溫度下熱退火場隔離圖形。
20.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中柵絕緣圖形由選自由氧化硅、氮化鎢、氮化鈦、氮化鉭、氮化硅和/或氮氧化硅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中第一導(dǎo)電圖形由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，形成多個第一導(dǎo)電圖形之后，還包括刻蝕場隔離圖形，以形成多個間隙區(qū)，其中間隙區(qū)在相鄰的第一導(dǎo)電圖形之間；以及在場隔離圖形和第一導(dǎo)電圖形的側(cè)壁和頂表面上形成柵層間絕緣體；以及在柵層間絕緣體上形成第二導(dǎo)電層。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中柵層間絕緣體由連續(xù)地層疊的氧化硅、氮化硅和氧化硅形成，以及第二導(dǎo)電層由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，形成柵層間絕緣體還包括在第一導(dǎo)電圖形的側(cè)壁上形成導(dǎo)電隔片。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中形成導(dǎo)電隔片包括在至少第一導(dǎo)電圖形上和間隙區(qū)的側(cè)壁上形成導(dǎo)電層，其中導(dǎo)電層至少部分地填充存在于第一導(dǎo)電圖形的至少一個頂表面中的裂縫；以及各向異性地刻蝕導(dǎo)電層，以露出場隔離圖形的頂表面。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中導(dǎo)電隔片由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。
27.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中在除去溝槽掩模圖形之后執(zhí)行熱退火。
28.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中形成多個第一導(dǎo)電圖形包括在柵絕緣圖形上和在場隔離圖形上形成第一導(dǎo)電層；以及至少平整第一導(dǎo)電層至場隔離圖形的頂表面的深度，以形成多個第一導(dǎo)電圖形。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中每個場隔離圖形的上部包括每個側(cè)邊上的凹部，以及其中在每個場隔離圖形的下部上形成第一導(dǎo)電層，以填充每個場隔離圖形的上部的每個側(cè)邊上的凹部。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中第一導(dǎo)電圖形和導(dǎo)電層由基本上相同的材料形成。
31.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中選擇熱退火工序的時間、溫度和/或長度，以保證在焊盤氧化層的后續(xù)去除過程中場隔離圖形不會過度地凹陷。
32.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括部分地刻蝕密度增加的場隔離圖形，以便每個場隔離圖形具有其寬度小于每個場隔離圖形的下部寬度的上部。
33.一種半導(dǎo)體器件包括在半導(dǎo)體襯底處限定多個有源區(qū)的多個場隔離圖形；多個有源區(qū)的各個上的多個柵絕緣圖形；在多個柵絕緣圖形的各個上具有第一和第二側(cè)壁的多個第一導(dǎo)電圖形；第一導(dǎo)電圖形的每個的第一和第二側(cè)壁上的一對導(dǎo)電隔片；以及在導(dǎo)電隔片和第一導(dǎo)電圖形對上連續(xù)地層疊的柵層間絕緣體和第二導(dǎo)電層。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的半導(dǎo)體器件，其中第一導(dǎo)電圖形比在其下布置的有源區(qū)的寬度更寬。
35.根據(jù)權(quán)利要求33的半導(dǎo)體器件，其中導(dǎo)電隔片由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。
36.根據(jù)權(quán)利要求34的半導(dǎo)體器件，其中第一導(dǎo)電圖形和導(dǎo)電隔片由基本上相同的材料形成。
37.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成溝槽掩模圖形；在溝槽掩模圖形之間的半導(dǎo)體襯底處形成限定有源區(qū)的溝槽；在溝槽和溝槽掩模圖形之間的間隔中形成場隔離圖形；熱退火場隔離圖形，以增加場隔離圖形的密度；除去溝槽掩模圖形；在多個有源區(qū)的各個上形成多個柵絕緣圖形；以及在多個柵絕緣圖形的各個上形成多個第一導(dǎo)電圖形；刻蝕場隔離圖形，以形成多個間隙區(qū)，其中間隙區(qū)在相鄰的第一導(dǎo)電圖形之間；在第一導(dǎo)電圖形的側(cè)壁上形成導(dǎo)電隔片；在場隔離圖形和第一導(dǎo)電圖形的側(cè)壁和頂表面上形成柵層間絕緣體；以及在柵層間絕緣體上形成第二導(dǎo)電層。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中在從約5分鐘至約1小時的時間范圍內(nèi)從約500攝氏度至約900攝氏度的范圍中的一種或多種溫度下熱退火場隔離圖形。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中形成導(dǎo)電隔片包括在至少第一導(dǎo)電圖形上和間隙區(qū)的側(cè)壁上形成導(dǎo)電層，其中導(dǎo)電層至少部分地填充存在于第一導(dǎo)電圖形的至少一個頂表面中的裂縫；以及各向異性地刻蝕導(dǎo)電層，以露出場隔離圖形的頂表面。
40.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中導(dǎo)電隔片由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。
41.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中柵層間絕緣體由連續(xù)地層疊的氧化硅、氮化硅和氧化硅形成，以及第二導(dǎo)電層由選自由多晶硅、鎢、鈷、硅化鎢、硅化鈷和/或銅構(gòu)成的組的至少一種材料形成。
42.一種制造非易失性半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成多個場隔離圖形，以在半導(dǎo)體襯底中在其間限定多個有源區(qū)；在多個場隔離圖形的各個之間的各個有源區(qū)上形成多個柵絕緣圖形，以便露出在其相對側(cè)壁上的多個場隔離圖形的相鄰圖形的上表面；在柵絕緣圖形的各個上和在多個場隔離圖形露出的上表面上形成多個浮柵電極；在多個浮柵電極上形成柵層間絕緣體層；以及在柵層間絕緣體層上形成控制柵電極。
43.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中每個場隔離圖形的上部包括每個側(cè)邊上的凹部，以及其中在每個場隔離圖形的下部上形成第一導(dǎo)電層，以填充每個場隔離圖形的上部的每個側(cè)邊上的凹部。
44.如權(quán)利要求11的方法，還包括部分地刻蝕密度增加的場隔離圖形，以便每個場隔離圖形具有其寬度小于每個場隔離圖形的下部寬度的上部。
全文摘要
公開了一種具有自對準(zhǔn)柵導(dǎo)電層的半導(dǎo)體器件及其制造方法。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在半導(dǎo)體襯底上形成多個場隔離圖形，以在半導(dǎo)體襯底中限定多個有源區(qū)。然后通過例如熱退火工藝增加場隔離圖形的密度。然后在各個有源區(qū)上形成多個柵絕緣圖形。然后在各個柵絕緣圖形上形成多個第一導(dǎo)電圖形。
文檔編號H01L27/115GK1630058SQ200410101909
公開日2005年6月22日 申請日期2004年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者張永官, 李昌炫, 金載勛 申請人:三星電子株式會社