本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體而言涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法、電子裝置。

背景技術(shù)：

對(duì)于現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件制造工藝而言，在半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)之后，需要通過(guò)離子注入在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成源/漏區(qū)，所述源/漏區(qū)還包括向柵極結(jié)構(gòu)下方延伸的擴(kuò)展區(qū)(即輕摻雜漏極LDD)，由此可以進(jìn)一步提升半導(dǎo)體器件的性能，對(duì)于閃存性能的提升尤為顯著。

由于所述擴(kuò)展區(qū)的存在，柵極與漏極之間有很大的重疊處，如圖1所示，圖中虛線標(biāo)識(shí)的位置為重疊處，當(dāng)柵極100加電壓之后，漏極101中重疊位置處由于柵極100電壓的作用會(huì)產(chǎn)生空穴(NMOS為例)，形成的空穴102將穿過(guò)耗盡區(qū)向襯底103中移動(dòng)，形成襯底電流，這個(gè)電流叫做柵極感應(yīng)漏極泄漏(Gate-induced drain leakage，GIDL)電流。隨著注入離子劑量的提升，擴(kuò)展區(qū)的厚度增大，誘發(fā)的GIDL電流增大，導(dǎo)致閃存的柵極擊穿電壓的下降，影響閃存的性能。

因此，需要提出一種方法，以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次沉積第一犧牲層和第二犧牲層；在所述第二犧牲層和所述第一犧牲層中形成開(kāi)口，在所述開(kāi)口的內(nèi)側(cè)形成犧牲側(cè)壁；在所述開(kāi)口的底面形成第三犧牲層，并形成第四犧牲層，以填充所述開(kāi)口的剩余部分；去除所述犧牲側(cè)壁，并實(shí)施離子注入，以在露出的所述半導(dǎo)體襯底中形成注入離子區(qū)；去 除所述第二犧牲層、所述第三犧牲層和所述第四犧牲層；在露出的所述開(kāi)口中形成第一柵極結(jié)構(gòu)；去除所述第一犧牲層，并在所述第一柵極結(jié)構(gòu)上形成第二柵極結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)示例中，所述開(kāi)口的寬度與所述第一柵極結(jié)構(gòu)和所述第二柵極結(jié)構(gòu)的寬度相同。

在一個(gè)示例中，所述注入離子區(qū)中的注入離子是氟離子。

在一個(gè)示例中，所述第一柵極結(jié)構(gòu)構(gòu)成浮柵，所述第二柵極結(jié)構(gòu)構(gòu)成控制柵。

在一個(gè)示例中，所述第一柵極結(jié)構(gòu)包括自下而上層疊的柵極介電層和第一柵極材料層，所述第二柵極結(jié)構(gòu)包括自下而上層疊的隧道氧化層和第二柵極材料層。

在一個(gè)示例中，所述柵極介電層位于所述注入離子區(qū)上的部分的厚度大于位于所述注入離子區(qū)之間的溝道區(qū)上的部分的厚度。

在一個(gè)示例中，形成所述第二柵極結(jié)構(gòu)之后，還包括：在所述第一柵極結(jié)構(gòu)和所述第二柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成側(cè)壁結(jié)構(gòu)，并在所述半導(dǎo)體襯底中形成源/漏區(qū)。

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明還提供一種采用上述方法制造的半導(dǎo)體器件。

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明還提供一種電子裝置，所述電子裝置包括所述半導(dǎo)體器件。

根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)源/漏區(qū)注入離子的濃度升高時(shí)，可以避免由GIDL電流增大所導(dǎo)致的柵極擊穿電壓的降低。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1是GIDL電流的形成原理示意圖；

圖2A-圖2J為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法依次實(shí)施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法依次實(shí)施的步驟的流 程圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便闡釋本發(fā)明提出的半導(dǎo)體器件及其制造方法、電子裝置。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。

[示例性實(shí)施例一]

參照?qǐng)D2A-圖2J，其中示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法依次實(shí)施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖。

首先，如圖2A所示，提供半導(dǎo)體襯底200，半導(dǎo)體襯底200的構(gòu)成材料可以采用未摻雜的單晶硅、摻雜有雜質(zhì)的單晶硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。作為示例，在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底200的構(gòu)成材料選用單晶硅。在半導(dǎo)體襯底200中形成有隔離結(jié)構(gòu)201，隔離結(jié)構(gòu)201為淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)或者局部氧化硅(LOCOS)隔離結(jié)構(gòu)。作為示例，在本實(shí)施例中，隔離結(jié)構(gòu)201為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體襯底200中還形成有各種阱(well)結(jié)構(gòu)，為了簡(jiǎn)化，圖示中予以省略。

接下來(lái)，在半導(dǎo)體襯底200上沉積第一犧牲層201，再在第一犧牲層201上沉積第二犧牲層202。作為示例，第一犧牲層201的材料 是氧化硅(SiO₂)，第二犧牲層202的材料是氮化硅(Si₃N₄)，第一犧牲層201與第二犧牲層202的高度大于500埃。

接著，如圖2B所示，在第二犧牲層202和第一犧牲層201中形成開(kāi)口。作為示例，形成開(kāi)口的步驟包括：在第二犧牲層202上涂覆帶有開(kāi)口圖案的光刻膠層，開(kāi)口圖案的大小與后續(xù)工藝中制作的柵極大小相適應(yīng)；以開(kāi)口圖案為掩膜，依次刻蝕第二犧牲層202和第一犧牲層201，以在第二犧牲層202和第一犧牲層201中形成開(kāi)口；通過(guò)灰化工藝去除光刻膠層。

接下來(lái)，在開(kāi)口的內(nèi)側(cè)形成犧牲側(cè)壁203。作為示例，形成犧牲側(cè)壁203的步驟包括：在開(kāi)口的底面和內(nèi)側(cè)以及第二犧牲層202的頂部形成犧牲側(cè)壁材料層，犧牲側(cè)壁材料層的構(gòu)成材料為SiO₂；先通過(guò)刻蝕去除位于第二犧牲層202頂部以及開(kāi)口底面的犧牲側(cè)壁材料層，再繼續(xù)刻蝕位于開(kāi)口內(nèi)側(cè)的犧牲側(cè)壁材料層，以使?fàn)奚鼈?cè)壁材料層形成環(huán)繞在開(kāi)口內(nèi)側(cè)的犧牲側(cè)壁203。

接著，如圖2C所示，在開(kāi)口的底面形成厚度約為20?！?0埃的第三犧牲層204，第三犧牲層204可以通過(guò)熱氧化工藝形成，即在溫度約為800攝氏度～1100攝氏度下的帶有氧氣的環(huán)境中形成SiO₂。然后，形成第四犧牲層205，以填充開(kāi)口的剩余部分，第四犧牲層205的材料是Si₃N₄。作為示例，形成第四犧牲層205的步驟包括：在第二犧牲層202的頂部、犧牲側(cè)壁203的表面以及第三犧牲層204的頂部沉積第四犧牲層205；通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨去除位于第二犧牲層202的頂部的第四犧牲層205。

接著，如圖2D所示，通過(guò)刻蝕去除犧牲側(cè)壁203，作為示例，所述刻蝕為干法刻蝕，蝕刻氣體對(duì)犧牲側(cè)壁203的刻蝕速率大于對(duì)第二犧牲層202和第四犧牲層205的刻蝕速率。然后，實(shí)施離子注入，以在通過(guò)去除犧牲側(cè)壁203而露出的半導(dǎo)體襯底200中形成注入離子區(qū)206。作為示例，注入的離子是氟離子。

接著，如圖2E所示，通過(guò)刻蝕去除第二犧牲層202、第三犧牲層204和第四犧牲層205，作為示例，所述刻蝕可以采用濕法刻蝕或者干法刻蝕，濕法刻蝕的腐蝕液可以是熱磷酸，干法刻蝕的蝕刻氣體包括含氟氣體等。

接著，如圖2F所示，在去除第三犧牲層204和第四犧牲層205后留下的開(kāi)口中形成第一柵極結(jié)構(gòu)，對(duì)于閃存而言，第一柵極結(jié)構(gòu)構(gòu)成浮柵。作為示例，第一柵極結(jié)構(gòu)包括自下而上層疊的柵極介電層207和第一柵極材料層208。柵極介電層207的構(gòu)成材料包括氧化物，例如SiO₂。第一柵極材料層208的構(gòu)成材料包括多晶硅、金屬、導(dǎo)電性金屬氮化物、導(dǎo)電性金屬氧化物和金屬硅化物中的一種或多種，其中，金屬可以是鎢(W)、鎳(Ni)或鈦(Ti)；導(dǎo)電性金屬氮化物包括氮化鈦(TiN)；導(dǎo)電性金屬氧化物包括氧化銥(IrO₂)；金屬硅化物包括硅化鈦(TiSi)。作為示例，在本實(shí)施例中，柵極介電層207的構(gòu)成材料為SiO₂，第一柵極材料層208的構(gòu)成材料為多晶硅。柵極介電層207和第一柵極材料層208的形成方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習(xí)的任何現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)選化學(xué)氣相沉積法(CVD)，如低溫化學(xué)氣相沉積(LTCVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、快熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。

由于注入離子區(qū)206的存在，形成的柵極介電層207位于注入離子區(qū)206上的部分的厚度大于位于注入離子區(qū)206之間的溝道區(qū)上的部分的厚度。

接著，如圖2G所示，通過(guò)刻蝕去除第一犧牲層201，作為示例，所述刻蝕可以采用濕法刻蝕，濕法刻蝕的腐蝕液可以是稀釋的氫氟酸。然后，在第一柵極結(jié)構(gòu)上依次形成隧道氧化層209和第二柵極材料層210。作為示例，隧道氧化層209包括自下而上層疊的底部氮化物層、中間氧化物層和頂部氮化物層，形成隧道氧化層209的步驟包括：采用外延生長(zhǎng)工藝在第一柵極結(jié)構(gòu)的頂部形成中間氧化物層；采用去偶極等離子氮化工藝在中間氧化物層的靠近其頂部的區(qū)域?qū)嵤┑獡诫s，隨后進(jìn)行氮化后退火處理，最終在中間氧化物層的靠近其頂部的區(qū)域形成頂部氮化物層；采用快速熱氮氧化在第一柵極結(jié)構(gòu)與中間氧化物層之間的界面區(qū)域形成底部氮化物層。第二柵極材料層210的形成方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習(xí)的任何現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)選化學(xué)氣相沉積法，如低溫化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣相沉積、快熱化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積。

接著，如圖2H所示，實(shí)施圖案化工藝，以在部分由隧道氧化層 209和第二柵極材料層210構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)中形成凹槽。

接著，如圖2I所示，再次沉積第二柵極材料層210以填充所述凹槽。至此，對(duì)于閃存而言，隧道氧化層209和第二柵極材料層210構(gòu)成作為控制柵的第二柵極結(jié)構(gòu)。

接著，如圖2J所示，在半導(dǎo)體襯底200上形成位于自下而上層疊的第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極機(jī)構(gòu)的兩側(cè)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)211。作為示例，側(cè)壁結(jié)構(gòu)211包括至少一氧化物層和/或氮化物層。然后，實(shí)施源/漏區(qū)注入，以在半導(dǎo)體襯底200中形成源/漏區(qū)。若源/漏區(qū)離子導(dǎo)電類型為P型，所注入的離子例如但不限于硼離子、氟化硼離子或者銦離子中的一種；若源/漏區(qū)離子導(dǎo)電類型為N型，所注入的離子例如但不限于磷離子或者砷離子中的一種。

由于注入離子區(qū)206位于源/漏區(qū)與所述柵極結(jié)構(gòu)重疊的部分，且位于注入離子區(qū)206上的柵極介電層207的厚度更厚，因此，當(dāng)源/漏區(qū)注入離子的濃度升高時(shí)，增厚的柵極介電層207可以抵消由GIDL電流增大所導(dǎo)致的柵極擊穿電壓的降低。

參照?qǐng)D3，其中示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法依次實(shí)施的步驟的流程圖，用于簡(jiǎn)要示出制造工藝的流程。

在步驟301中，提供半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上依次沉積第一犧牲層和第二犧牲層；

在步驟302中，在第二犧牲層和第一犧牲層中形成開(kāi)口，在開(kāi)口的內(nèi)側(cè)形成犧牲側(cè)壁；

在步驟303中，在開(kāi)口的底面形成第三犧牲層，并形成第四犧牲層，以填充開(kāi)口的剩余部分；

在步驟304中，去除犧牲側(cè)壁，并實(shí)施離子注入，以在露出的半導(dǎo)體襯底中形成注入離子區(qū)；

在步驟305中，去除第二犧牲層、第三犧牲層和第四犧牲層；

在步驟306中，在露出的開(kāi)口中形成第一柵極結(jié)構(gòu)；

在步驟307中，去除第一犧牲層，并在第一柵極結(jié)構(gòu)上形成第二柵極結(jié)構(gòu)；

在步驟308中，在第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成側(cè)壁結(jié)構(gòu)，并在半導(dǎo)體襯底中形成源/漏區(qū)。

[示例性實(shí)施例二]

接下來(lái)，可以通過(guò)后續(xù)工藝完成整個(gè)半導(dǎo)體器件的制作，包括：實(shí)施自對(duì)準(zhǔn)接觸的制作；形成多個(gè)互連金屬層，通常采用雙大馬士革工藝來(lái)完成；形成金屬焊盤(pán)，用于后續(xù)實(shí)施器件封裝時(shí)的引線鍵合。

[示例性實(shí)施例三]

本發(fā)明還提供一種電子裝置，其包括根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例二的方法制造的半導(dǎo)體器件。所述電子裝置可以是手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機(jī)、電視機(jī)、VCD、DVD、導(dǎo)航儀、照相機(jī)、攝像機(jī)、錄音筆、MP3、MP4、PSP等任何電子產(chǎn)品或設(shè)備，也可以是任何包括所述半導(dǎo)體器件的中間產(chǎn)品。所述電子裝置，由于使用了所述半導(dǎo)體器件，因而具有更好的性能。

本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說(shuō)明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書(shū)及其等效范圍所界定。