專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
半導(dǎo)體裝置及其制造方法
本申請(qǐng)要求才艮據(jù)35 U.S.C. § 119提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)第 10-2007-0050894號(hào)(2007年5月25日提交)的4尤先4又，它的全部 內(nèi)容以引用的方式結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
^口在圖1的實(shí)例中所示，可利用附圖2A至2D中的實(shí)例示出 的方案來(lái)制造閃存多晶石圭浮才冊(cè)(flash floating poly gate )結(jié)構(gòu)。
如在圖2A的實(shí)例中所示，可以通過(guò)一種半導(dǎo)體方法(process ) 形成半導(dǎo)體—于底201 (例如，石圭^)"底、陶瓷4十底和聚合物襯底)的 有源區(qū)以及用于裝置隔離的淺溝槽隔離(STI) 203并在襯底201上 和/或上方的有源區(qū)內(nèi)形成隧道氧4b層205。
如在圖2B的實(shí)例中所示，多浮才冊(cè)(poly floating gate ) 207可 以形成在隧道氧4b層205上和/或上方。
如在圖2C的實(shí)例中所示，由氧化物-氮化物-氧化物(ONO) 層209構(gòu)成的介電層可沉積在浮柵207的上和/或上方。
如在圖2D的實(shí)例中所示，然后可將控制4冊(cè)211沉積在包括「 ONO層209的半導(dǎo)體襯底201的全部表面上和/或上方以實(shí)現(xiàn)閃存 多晶-圭浮沖冊(cè)。
然而，在如在圖1和圖2A至圖2D的實(shí)例中所示的閃存多晶 硅浮柵的制造中，可獲得高度集成從而使閃存裝置中電容器所占據(jù)面積減少，電容器的表面積減少，并使對(duì)閃存裝置非常重要的耦合
器的分光比(coupling ratio)顯著下降從而使該半導(dǎo)體裝置的產(chǎn)量 和可靠性顯著下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法，并且更具體 地，涉及可實(shí)現(xiàn)閃存多晶硅浮柵的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法，該半導(dǎo) 體裝置利用亞穩(wěn)態(tài)多晶石圭(MPS)方法實(shí)現(xiàn)閃存多晶石圭浮4冊(cè)以增加 電容器的總表面積并改善對(duì)閃存裝置重要的耦合器的分光比。
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置可包括 下述中的至少一種在半導(dǎo)體襯底上和/或上方形成的冠狀浮柵；在 該浮柵上和/或上方形成的多顆粒狀MPS;在該MPS中形成介電層； 以及在包括介電層的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上和/或上方形成的控 制柵。
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述方法 可以包括下述步驟中的至少 一個(gè)在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)內(nèi)形成隧 道氧化層；然后在該隧道氧化層上和/或上方形成多晶石圭浮4冊(cè)；在該 半導(dǎo)體3于底的整個(gè)表面上和/或上方形成PR并選^奪性地使形成的圖
案4b以形成PR圖案；然后在形成的PR圖案上和/或上方形成側(cè)浮 柵(side floating gate)和部分暴露的浮才冊(cè)并除去該P(yáng)R圖案，側(cè)浮 柵僅在該P(yáng)R圖案上和/或上方形成，從而形成冠狀浮柵；然后在該 冠一犬浮4冊(cè)和部分暴露的浮4冊(cè)上和/或上方形成多MPS (poly MPS); 然后在所述多MPS上和/或上方形成介電初1牛并在具有介電初^f"的 半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上和/或上方形成控制柵。


實(shí)例圖1至圖2示出了半導(dǎo)體裝置的閃存多晶硅浮柵結(jié)構(gòu)及其 制造方法。
實(shí)例圖3至圖4示出了依照實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的閃存多晶 石圭浮4冊(cè)結(jié)構(gòu)及其制造方法。
具體實(shí)施例方式
如在圖3的實(shí)施例中所示，可在包括隧道氧化層405的半導(dǎo)體 襯底401上和/或上方形成具有冠狀(U-形)的浮柵411a和部分暴 露的浮柵407。襯底401可具有用于裝置隔離的淺溝槽隔離(STI) 403?？赏ㄟ^(guò)才是離方法(lift-offmethod)中的PR灰化方法除去光刻 膠(PR)以形成U-形浮柵。然后可在U-形浮柵411a和部分暴露的 浮柵407上和/或上方形成多顆粒狀MPS 413?？梢酝ㄟ^(guò)在800°C和 1500。C之間的反應(yīng)溫度下在N2氣中實(shí)施MPS退火過(guò)程以形成多顆 4立習(xí)犬MPS413。然后，可在多顆斗:M犬MPS 413上和/或上方形成由 氧化物-氮化物-氧化物(ONO)層415構(gòu)成的介電層。然后，可將 控制柵417沉積在包括ONO層415的半導(dǎo)體襯底401的整個(gè)表面 上和/或上方以得到一種閃存多晶石圭浮柵結(jié)構(gòu)。因此，依照實(shí)施方式， 在形成多U-形浮4冊(cè)(floating gate poly )之后，利用多顆粒狀MPS 方法可在該多浮4冊(cè)上和/或上方實(shí)J見閃存多晶石圭浮4冊(cè)，乂人而可以改善 對(duì)閃存裝置重要的耦合器的分光比。
如在圖4A的實(shí)施例中所示，制造如在圖3的實(shí)施例中所示的 半導(dǎo)體裝置的閃存多晶石圭浮4冊(cè)的方法可包括形成諸如石圭襯底、陶瓷 襯底和聚合物襯底的半導(dǎo)體村底401的有源區(qū)。可以在襯底401內(nèi) 形成用于裝置隔離的STI層403然后在4于底401的有源區(qū)內(nèi)形成隧 道氧化層405。如在圖4B的實(shí)施例中所示，然后可在接觸的隧道氧化層405 上和/或上方形成多晶硅浮柵407。
如在圖4C的實(shí)施例中所示，然后可在半導(dǎo)體襯底401的整個(gè) 表面上和/或上方形成厚度在l，OOO A和2,000 A之間的光刻膠(PR )。 然后實(shí)施曝露和顯影(development)工藝以將采用的PR進(jìn)行選擇 性圖案化，因此在STI 403、隧道氧化層405和多浮斥冊(cè)407上和/或 上方形成PR圖案409。由此，多浮4冊(cè)407^皮部分暴露。
如在圖4D的實(shí)施例中所示，然后可將側(cè)浮4冊(cè)411沉積在PR 圖案409和部分暴露的浮4冊(cè)407之上和/或上方。
如在圖4E的實(shí)施例中所示，然后可通過(guò)4是離方法來(lái)實(shí)施PR 灰化方法以除去PR圖案409及沉積在PR圖案409上和/或上方的 側(cè)浮柵411，從而形成垂直延伸的浮柵411a,其與水平延伸的多浮 4冊(cè)407耳關(guān)合形成U-形浮才冊(cè)。
如在圖4F的實(shí)施例中所示，然后在800。C和1500。C之間的反 應(yīng)溫度下在N2氣中在包括浮4冊(cè)411a和部分暴露的浮4冊(cè)407的冠狀 浮柵上實(shí)施MPS退火工藝以形成多顆粒狀MPS 413。
如在圖4G的實(shí)施例中所示，然后可將作為介電層形成的ONO 層415沉^積在多顆^M犬MPS 413上和/或其上方。
如在圖4H的實(shí)施例中所示，然后可將控制柵417沉積在包4舌 ONO層415的半導(dǎo)體4t底401的整個(gè)表面上和/或上方以實(shí)現(xiàn)閃存 多晶《圭浮才冊(cè)。
根據(jù)實(shí)施方式的該多顆粒狀MPS可被用于獲得閃存浮柵，該 閃存浮4冊(cè)可以防止在閃存裝置中由電容器占據(jù)的面積的減少、電容器表面積的減少，以及對(duì)閃存裝置重要的耦合器的分光比的顯著 下降。因此，可能會(huì)改善半導(dǎo)體裝置的產(chǎn)量和可靠性。此外，可達(dá)
到高度集成從而可以改善半導(dǎo)體的產(chǎn)量和可靠性、降低生產(chǎn)成本， 并使半導(dǎo)體裝置的性能最大化。
盡管實(shí)施方式已經(jīng)參照其多個(gè)示例性實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解設(shè)計(jì)的許多其他的變化和實(shí)施方式應(yīng)落在 本發(fā)明所公開的原則的精神和范圍內(nèi)。更具體地說(shuō)，各種變化和修 飾都可落在本發(fā)明披露的范圍、附圖以及所附權(quán)利要求中的主題組 合安排的組件部分和/或安排中。除了組件部分和/或安排中的變化 和》務(wù)飾之外，可^K戈的應(yīng)用只十本4頁(yè)i或」技術(shù)人員來(lái)"i兌也是顯而易見 的。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體裝置，包括在半導(dǎo)體4于底上形成的U-形浮片冊(cè)；在所述U-形浮4冊(cè)上形成的多亞穩(wěn)態(tài)多晶石圭層；在所述亞穩(wěn)態(tài)多晶硅層上形成的介電層；以及在包括所述介電層的所述半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上形成 的控制柵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述多亞穩(wěn)態(tài)多晶 石圭具有顆4立形爿犬，所述顆4立形4犬通過(guò)在預(yù):沒溫度下在N2氣氛 中進(jìn)行亞穩(wěn)態(tài)多晶硅退火工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述預(yù)設(shè)溫度在 800°C和1,500°C之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述U-形是利用 提離方法在光刻膠灰化過(guò)程中形成的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述介電材料具有 氧化物-氮化物-氧化物結(jié)構(gòu)。
6. —種制造半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包4舌在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)內(nèi)形成隧道氧化層；然后在所述隧道氧化層上形成多浮斥冊(cè)；然后 在所述半導(dǎo)體村底的整個(gè)表面上形成光刻膠層；對(duì)所述光刻月交層進(jìn)4亍選擇性圖案化以形成部分暴露于所述多浮纟冊(cè)的光刻膠圖案；然后在所述光刻膠圖案和所述部分暴露的浮4冊(cè)上形成側(cè)浮 柵；然后通過(guò)除去所述光刻膠圖案和僅形成在所述光刻膠圖案上 的所述側(cè)浮柵來(lái)形成U-形浮柵；然后在所述U-形浮斥冊(cè)上形成多亞穩(wěn)態(tài)多晶石圭層；然后在包括所述多亞穩(wěn)態(tài)多晶石圭層的所述半導(dǎo)體襯底的整個(gè) 表面上形成4空制4冊(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述多亞穩(wěn)態(tài)多晶硅層是 顆沖立形;l犬的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述多亞穩(wěn)態(tài)多晶硅層是 通過(guò)在N2氣氛中在預(yù)設(shè)溫度下進(jìn)行亞穩(wěn)態(tài)多晶硅的灰化過(guò)程 形成的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述預(yù)設(shè)溫度是在800°C 和1,500。C之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述U-形浮柵是利用提 離方法在光刻月交灰化過(guò)程中形成的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，形成的所述光刻膠的厚度 在l，OOOA和2,000 A之間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述多亞穩(wěn)態(tài) 多晶硅層之后和形成所述控制柵之前在所述多亞穩(wěn)態(tài)多晶硅層上方形成介電層。
13. —種制造半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包4舌在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)上形成隧道氧化層；然后在所述隧道氧化層上并與所述隧道氧化層相4妄觸形成第 一浮4冊(cè)；然后在所述第一浮4冊(cè)上并與所述第一浮^H目4秦觸形成第二和 第三浮柵，其中所述第二和第三浮柵相對(duì)于所述第一浮柵垂直延伸；然后在所述第一、第二和第三浮柵上形成多亞穩(wěn)態(tài)多晶硅層；然后在包括所述多亞穩(wěn)態(tài)多晶硅層的所述半導(dǎo)體襯底上形成 控制才冊(cè)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中形成所述第二和第三浮柵 包括在包括所述第一浮柵的所述半導(dǎo)體襯底上形成光刻膠 層；然后通過(guò)對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行選擇性圖案化形成部分暴露于 所述第一浮柵的光刻膠圖案；然后在所述光刻膠圖案和所述部分暴露的第 一浮4冊(cè)上形成側(cè) 浮柵；然后除去所述光刻膠圖案并且僅在所述光刻膠圖案上形成所 述側(cè)浮柵。
15. 才艮據(jù)4又利要求14所述的方法，其中形成的所述光刻力交層的厚 度在l,OOOA和2，000A之間。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中形成所述多亞穩(wěn)態(tài)多晶硅 層包括在N2氣氛中在預(yù):沒溫度下在所述第一、第二和第三浮柵 上實(shí)施亞穩(wěn)態(tài)多晶石圭退火過(guò)程。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述預(yù)設(shè)溫度在800°C和 1，500。C之間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述多亞穩(wěn) 態(tài)多晶石圭層之后和形成所述控制4冊(cè)之前在所述多亞穩(wěn)態(tài)多晶硅層上方形成介電層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述介電層包括ONO層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用MPS工藝實(shí)現(xiàn)閃存多晶硅浮柵的方法，包括在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)上形成隧道氧化層；然后在該隧道氧化層上并接觸該隧道氧化層形成第一浮柵；然后在該第一浮柵上并接觸第一浮柵形成第二和第三浮柵，其中第二和第三浮柵相對(duì)于第一浮柵垂直延伸；然后在第一、第二和第三浮柵上形成多亞穩(wěn)態(tài)多晶硅層；然后在包括多亞穩(wěn)態(tài)多晶硅層的半導(dǎo)體襯底上形成控制柵。因此，與平浮柵相比，它可以通過(guò)有限的面積增加電容器的表面積。從而，可以提高對(duì)閃存裝置很重要的耦合器的分光比并提高半導(dǎo)體裝置的產(chǎn)量和可靠性。
文檔編號(hào)H01L21/28GK101312214SQ20081009833
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者鄭泰雄 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司