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

背景技術(shù)：

用于對信息進行非易失性存儲的存儲器件被廣泛應用，這些器件包括只讀存儲器(rom)、可編程只讀存儲器(prom)、可擦除可編程只讀存儲器(eprom)、電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)、閃存(flash)等。

制作非易失性存儲器件的存儲單元時需要形成隧道氧化層，在形成隧道氧化層的過程中，刻蝕工藝所使用的掩膜層極易殘留于隧道氧化層的凹陷部分，進而對器件的性能造成不利影響。

因此，需要提出一種方法，以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導體器件的制造方法，包括：提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成圖案化的掩膜層；以所述掩膜層為掩膜，在所述半導體襯底的上部形成臺階狀的突出部分；去除所述掩膜層，在所述半導體襯底上依次形成柵極介電層、犧牲氮化物層、犧牲氧化層和僅遮蔽所述突出部分之間部分的第一光刻膠層；依次蝕刻未被所述第一光刻膠層遮蔽的所述犧牲氧化層和所述犧牲氮化物層，直至露出所述柵極介電層；去除所述第一光刻膠層，形成僅遮蔽位于器件源區(qū)的所述突出部分上的柵極介電層的第二光刻膠層；蝕刻未被所述第二光刻膠層遮蔽的位于器件漏區(qū)的所述柵極介電層，直至露出所述半導體襯底；去除所述第二光刻膠層，在露出的所述半導體襯底以及柵極介電層上形成第一氧化層；在所述犧牲氮化物層的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻；去除所述犧牲氧化層以及未被所述犧牲 側(cè)墻與所述犧牲氮化物層遮蔽的所述第一氧化層，以在位于器件漏區(qū)和源區(qū)的所述第一氧化層中形成開口；形成厚度大于所述開口深度的第二氧化層，以填充所述開口。

在一個示例中，形成所述圖案化的掩膜層的步驟包括：在所述半導體襯底上沉積構(gòu)成所述掩膜層的材料；在所述掩膜層上形成具有所需圖案的第三光刻膠層；以所述第三光刻膠層為掩膜，通過干法蝕刻刻蝕所述掩膜層；通過灰化工藝去除所述第三光刻膠層。

在一個示例中，在所述半導體襯底的上部形成臺階狀的突出部分的步驟包括：通過擴散沉積工藝在未被所述掩膜層遮蔽的所述半導體襯底的上部形成另一犧牲氧化層；通過濕法蝕刻去除所述另一犧牲氧化層和所述掩膜層。

在一個示例中，形成所述圖案化的掩膜層的步驟包括：在所述半導體襯底上依次形成抗反射涂層和具有所需圖案的第四光刻膠層；以所述第四光刻膠層為掩膜，蝕刻所述抗反射涂層，直至露出所述半導體襯底。

在一個示例中，以所述第四光刻膠層為掩膜，蝕刻露出的所述半導體襯底，以在所述半導體襯底的上部形成臺階狀的突出部分。

在一個示例中，通過熱氧化或化學氧化工藝形成所述第一氧化層。

在一個示例中，通過選擇性沉積工藝形成所述第二氧化層。

在一個示例中，所述柵極介電層包含氧化物層。

在一個實施例中，本發(fā)明還提供一種采用上述方法制造的半導體器件。

在一個實施例中，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體器件。

根據(jù)本發(fā)明，形成隧道氧化層時，可以避免犧牲掩膜的殘留，提升器件的性能。

附圖說明

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)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1為采用現(xiàn)有工藝制作存儲單元的隧道氧化層后獲得的器件的示意性剖面圖；

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

圖3a-圖3j為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例二的方法依次實施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的方法依次實施的步驟的流程圖。

具體實施方式

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

應當理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應當解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標記表示相同的元件。

應當明白，當元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，當元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r，則不存在居間的元件或?qū)?。應當明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應當被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。

空間關(guān)系術(shù)語例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應當明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向為在其它元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應地被解釋。

在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時，單數(shù)形式的“一”、“一個”和“所述/該”也意圖包括復數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當在該說明書中使用時，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項目的任何及所有組合。

制作非易失性存儲器件的存儲單元時需要形成隧道氧化層，如圖1所示，在襯底100上形成柵極介電層101，通過光刻、刻蝕工藝形成隧道氧化層，由于隧道氧化層的凹陷部分102與柵極介電層101的頂部存在臺階高度差，因此，所述刻蝕工藝所使用的掩膜層極易殘留于隧道氧化層的凹陷部分102。此外，后續(xù)沉積柵極材料層并在襯底100中制作隔離結(jié)構(gòu)的過程中，也會導致襯墊氧化層和掩膜層在柵極材料層的上部中的殘留，這些殘留現(xiàn)象會對器件的性能造成不利影響。

為了解決上述問題，如圖4所示，本發(fā)明提供了一種半導體器件的制造方法，該方法包括：

在步驟401中，提供半導體襯底，在半導體襯底上形成圖案化的掩膜層；

在步驟402中，以所述掩膜層為掩膜，在半導體襯底的上部形成臺階狀的突出部分；

在步驟403中，去除所述掩膜層，在半導體襯底上依次形成柵極 介電層、犧牲氮化物層、犧牲氧化層和僅遮蔽所述突出部分之間部分的第一光刻膠層；

在步驟404中，依次蝕刻未被第一光刻膠層遮蔽的犧牲氧化層和犧牲氮化物層，直至露出柵極介電層；

在步驟405中，去除第一光刻膠層，形成僅遮蔽位于器件源區(qū)的所述突出部分上的柵極介電層的第二光刻膠層；

在步驟406中，蝕刻未被第二光刻膠層遮蔽的位于器件漏區(qū)的柵極介電層，直至露出半導體襯底；

在步驟407中，去除第二光刻膠層，在露出的半導體襯底以及柵極介電層上形成第一氧化層；

在步驟408中，在犧牲氮化物層的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻；

在步驟409中，去除犧牲氧化層以及未被犧牲側(cè)墻與犧牲氮化物層遮蔽的第一氧化層，以在位于器件漏區(qū)和源區(qū)的第一氧化層中形成開口；

在步驟410中，形成厚度大于所述開口深度的第二氧化層，以填充所述開口。

根據(jù)本發(fā)明提出的半導體器件的制造方法，可以避免采用現(xiàn)有工藝形成隧道氧化層時所造成的犧牲掩膜的殘留，提升器件的性能。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的結(jié)構(gòu)及/或步驟，以便闡釋本發(fā)明提出的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。

[示例性實施例一]

參照圖2a-圖2j，其中示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例一的方法依次實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，提供半導體襯底200，半導體襯底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，在本實施例中，半導體襯底200的構(gòu)成材料選用單晶硅，其表面晶向 為<110>、<111>或其它晶向。

接下來，在半導體襯底200上形成圖案化的掩膜層201，作為示例，在本實施例中，掩膜層201的材料為氮化硅。

形成圖案化的掩膜層201的步驟包括：通過沉積工藝在半導體襯底200上形成構(gòu)成掩膜層201的材料，例如氮化硅，實施所述沉積可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習的任何現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)選化學氣相沉積法(cvd)，如低溫化學氣相沉積(ltcvd)、低壓化學氣相沉積(lpcvd)、快熱化學氣相沉積(rtcvd)、等離子體增強化學氣相沉積(pecvd)；通過旋涂、曝光、顯影等工藝在掩膜層201上形成具有所需圖案的光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜，通過干法蝕刻刻蝕掩膜層201；通過灰化工藝去除所述光刻膠層。

接著，如圖2b所示，通過擴散沉積工藝在露出的半導體襯底200的上部形成第一犧牲氧化層202。所述擴散沉積工藝具有選擇性，其使用的源物質(zhì)與半導體襯底200的材料發(fā)生化學反應，僅在露出的半導體襯底200的上部形成第一犧牲氧化層202，即實施所述擴散沉積工藝的過程會使露出的半導體襯底200的上部轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸铩?/p>

接著，如圖2c所示，通過濕法蝕刻依次去除第一犧牲氧化層202和掩膜層201。此時，半導體襯底200的上部存在臺階狀的突出部分。作為示例，使用稀釋的氫氟酸去除第一犧牲氧化層202，使用熱磷酸去除掩膜層201。通過上述圖2b和圖2c所示的工藝過程在半導體襯底200的上部形成臺階狀的突出部分，可以精確控制該突出部分的高度，與通過等離子體干法蝕刻直接去除部分露出的半導體襯底200的過程相比，可以減少蝕刻副產(chǎn)物的殘留。

接著，如圖2d所示，在半導體襯底200上依次形成覆蓋半導體襯底200的柵極介電層203、犧牲氮化物層204、第二犧牲氧化層205和僅遮蔽所述突出部分之間部分的光刻膠層206。

由于共形的緣故，柵極介電層203、犧牲氮化物層204和第二犧牲氧化層205的上部均存在臺階狀的突出部分。

作為示例，采用熱氧化、化學氧化或者沉積工藝形成柵極介電層203，采用沉積工藝形成犧牲氮化物層204和第二犧牲氧化層205，采用旋涂、曝光、顯影等工藝形成光刻膠層206。柵極介電層203包括氧化物層，例如二氧化硅(sio2)層，犧牲氮化物層204包括氮化硅層，第二犧牲氧化層205包括teos層。

接著，如圖2e所示，依次蝕刻未被光刻膠層206遮蔽的第二犧牲氧化層205和犧牲氮化物層204，直至露出柵極介電層203。作為示例，所述蝕刻為干法蝕刻。然后，通過灰化工藝去除光刻膠層206。

接著，如圖2f所示，形成僅遮蔽位于器件源區(qū)的所述突出部分上的柵極介電層203的光刻膠層207，采用旋涂、曝光、顯影等工藝形成光刻膠層207。然后，蝕刻未被光刻膠層207遮蔽的位于器件漏區(qū)的柵極介電層203，直至露出半導體襯底200。

接著，如圖2g所示，通過灰化工藝去除光刻膠層207。然后，通過熱氧化或化學氧化工藝在露出的半導體襯底200和柵極介電層203上形成第一氧化層，該第一氧化層的材料與柵極介電層203的材料相同。

接著，如圖2h所示，在犧牲氮化物層204的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻208，犧牲側(cè)墻208的材料與犧牲氮化物層204的材料相同。作為示例，先通過共形沉積工藝形成側(cè)墻材料層，再通過干法蝕刻刻蝕側(cè)墻材料層，以形成犧牲側(cè)墻208。

接著，如圖2i所示，去除第二犧牲氧化層205以及未被犧牲側(cè)墻208與犧牲氮化物層204遮蔽的氧化層，在此過程中，未被犧牲側(cè)墻208與犧牲氮化物層204遮蔽的柵極介電層203的一部分也會被去除。作為示例，使用稀釋的氫氟酸實施所述去除。

接著，如圖2j所示，通過選擇性沉積工藝形成第二氧化層，以 填充實施圖2i所示的去除步驟所形成的開口部分。作為示例，形成的第二氧化層的厚度要大于所述開口部分的深度。然后，去除犧牲氮化物層204和犧牲側(cè)墻208，作為示例，使用熱磷酸實施所述去除。

至此，完成了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例一的方法實施的工藝步驟。以理解的是，本實施例半導體器件制作方法不僅包括上述步驟，在上述步驟之前、之中或之后還可包括其他需要的步驟，其都包括在本實施制作方法的范圍內(nèi)。

與現(xiàn)有工藝相比，根據(jù)本發(fā)明提出的方法，可以避免形成隧道氧化層時所采用的犧牲掩膜的殘留，提升器件的性能。

[示例性實施例二]

參照圖3a-圖3j，其中示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例二的方法依次實施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖。

首先，如圖3a所示，提供半導體襯底300，半導體襯底300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，在本實施例中，半導體襯底300的構(gòu)成材料選用單晶硅，其表面晶向為<110>、<111>或其它晶向。

接下來，在半導體襯底300上依次形成抗反射涂層301和具有所需圖案的光刻膠層302。作為示例，在本實施例中，抗反射涂層301為介電抗反射涂層或者底部抗反射涂層。通過旋涂或沉積工藝形成抗反射涂層301，通過旋涂、曝光、顯影等工藝在掩膜層201上形成具有所需圖案的光刻膠層302。

接著，如圖3b所示，以光刻膠層302為掩膜，依次蝕刻抗反射涂層301和半導體襯底300。

接著，如圖3c所示，依次去除光刻膠層302和抗反射涂層301。作為示例，使用灰化工藝實施所述去除。此時，半導體襯底300的上部存在臺階狀的突出部分。

接著，如圖3d所示，在半導體襯底300上依次形成覆蓋半導體襯底300的柵極介電層303、犧牲氮化物層304、第二犧牲氧化層305和僅遮蔽所述突出部分之間部分的光刻膠層306。

由于共形的緣故，柵極介電層303、犧牲氮化物層304和第二犧牲氧化層305的上部均存在臺階狀的突出部分。

作為示例，采用熱氧化、化學氧化或者沉積工藝形成柵極介電層303，采用沉積工藝形成犧牲氮化物層304和第二犧牲氧化層305，采用旋涂、曝光、顯影等工藝形成光刻膠層306。柵極介電層303包括氧化物層，例如二氧化硅(sio2)層，犧牲氮化物層304包括氮化硅層，第二犧牲氧化層305包括teos層。

接著，如圖3e所示，依次蝕刻未被光刻膠層306遮蔽的第二犧牲氧化層305和犧牲氮化物層304，直至露出柵極介電層303。作為示例，所述蝕刻為干法蝕刻。然后，通過灰化工藝去除光刻膠層306。

接著，如圖3f所示，形成僅遮蔽位于器件源區(qū)的所述突出部分上的柵極介電層303的光刻膠層307，采用旋涂、曝光、顯影等工藝形成光刻膠層307。然后，蝕刻未被光刻膠層307遮蔽的位于器件漏區(qū)的柵極介電層303，直至露出半導體襯底300。

接著，如圖3g所示，通過灰化工藝去除光刻膠層307。然后，通過熱氧化或化學氧化工藝在露出的半導體襯底300和柵極介電層303上形成第一氧化層，該第一氧化層的材料與柵極介電層303的材料相同。

接著，如圖3h所示，在犧牲氮化物層304的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻308，犧牲側(cè)墻308的材料與犧牲氮化物層304的材料相同。作為示 例，先通過共形沉積工藝形成側(cè)墻材料層，再通過干法蝕刻刻蝕側(cè)墻材料層，以形成犧牲側(cè)墻308。

接著，如圖3i所示，去除第二犧牲氧化層305以及未被犧牲側(cè)墻308與犧牲氮化物層304遮蔽的氧化層，在此過程中，未被犧牲側(cè)墻308與犧牲氮化物層304遮蔽的柵極介電層303的一部分也會被去除。作為示例，使用稀釋的氫氟酸實施所述去除。

接著，如圖3j所示，通過選擇性沉積工藝形成第二氧化層，以填充實施圖3i所示的去除步驟所形成的開口部分。作為示例，形成的第二氧化層的厚度要大于所述開口部分的深度。然后，去除犧牲氮化物層304和犧牲側(cè)墻308，作為示例，使用熱磷酸實施所述去除。

至此，完成了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例二的方法實施的工藝步驟?？梢岳斫獾氖牵緦嵤├雽w器件制作方法不僅包括上述步驟，在上述步驟之前、之中或之后還可包括其他需要的步驟，其都包括在本實施制作方法的范圍內(nèi)。

與現(xiàn)有工藝相比，根據(jù)本發(fā)明提出的方法，可以避免形成隧道氧化層時所采用的犧牲掩膜的殘留，提升器件的性能。

[示例性實施例三]

首先，提供根據(jù)本發(fā)明上述示例性實施例的方法實施的工藝步驟獲得的半導體器件，如圖3j所示，包括：半導體襯底300，在半導體襯底300上形成有柵極介電層303和位于柵極介電層303上的呈臺階狀凸起的隧道氧化層。

然后，通過后續(xù)工藝完成整個半導體器件的制作，包括：在半導體襯底300中形成隔離結(jié)構(gòu)以及各種阱(well)結(jié)構(gòu)，作為示例，隔離結(jié)構(gòu)為淺溝槽隔離(sti)結(jié)構(gòu)。

在半導體襯底300上形成柵極結(jié)構(gòu)，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成緊靠柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)，側(cè)壁結(jié)構(gòu)由氧化物、氮化物或者二者的組合構(gòu)成。

實施離子注入，以在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導體襯底300中形成源/漏區(qū)；實施應力記憶，以提升位于柵極結(jié)構(gòu)下方的溝道區(qū)的載流子遷移率。

在半導體襯底300上形成層間介電層，在層間介電層中形成接觸孔，在接觸孔的底部形成自對準金屬硅化物。

形成多個互連金屬層，通常采用雙大馬士革工藝來完成；形成金屬焊盤，用于后續(xù)實施器件封裝時的引線鍵合。

[示例性實施例四]

本發(fā)明還提供一種電子裝置，其包括根據(jù)本發(fā)明示例性實施例三的半導體器件。所述電子裝置可以是手機、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機、電視機、vcd、dvd、導航儀、照相機、攝像機、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體器件的中間產(chǎn)品。所述電子裝置，由于使用了所述半導體器件，因而具有更好的性能。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(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施例，根據(jù)本發(fā)明的教導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)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。