專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法，且特別是有關(guān)于
一種柵極完全包覆(gate all around, GAA)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置及其制 造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步，為了跟隨元件尺寸縮小的趨勢，及 解決隨之而來的物理極限問題，各種新穎的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)不斷的被提 出。以存儲器結(jié)構(gòu)為例，包括雙柵極(double gate)或三柵極(tri-gate) 結(jié)構(gòu)的鰭型柵極(fm gate)存儲器是利用三維立體結(jié)構(gòu)，增加溝道的 等效寬度，使存儲器裝置在小尺寸之下仍然能夠產(chǎn)生顯著的操作電 流。
但是隨著元件尺寸的更進(jìn)一步縮小，現(xiàn)有的存儲器結(jié)構(gòu)仍然不足 以克服產(chǎn)生的物理極限問題，例如柵極對于溝道電流的開關(guān)的控制便 面臨瓶頸。因此，有必要找出更好的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，使半導(dǎo)體裝置 在小尺寸之下仍然可以維持良好的操作特性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種半導(dǎo)體裝置及其制造 方法，用以形成具有柵極完全包覆結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置，且每一半導(dǎo)體 裝置的源極及漏極之間僅具有單一溝道結(jié)構(gòu)，使半導(dǎo)體裝置在小尺寸 之下可以維持良好及可靠的操作特性。
根據(jù)本發(fā)明，提出一種半導(dǎo)體裝置，此裝置包括一絕緣層、 一溝 道結(jié)構(gòu)、 一絕緣結(jié)構(gòu)及一柵極。溝道結(jié)構(gòu)包括一溝道橋用以連接兩平 臺，溝道橋的底部與絕緣層相距一高度，且溝道橋包括多個(gè)分離的摻 雜區(qū)。絕緣結(jié)構(gòu)包覆溝道橋，柵極包覆絕緣結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，提出一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括下列步驟。 首先，形成一支撐材料層于一絕緣層上。接著，形成一半導(dǎo)體材料層 于支撐材料層上。然后，圖案化支撐材料層及半導(dǎo)體材料層，圖案化 后的半導(dǎo)體材料層形成一溝道結(jié)構(gòu)，溝道結(jié)構(gòu)具有一溝道橋。接著， 去除溝道橋下方的部分支撐材料層，以形成兩支撐柱。溝道結(jié)構(gòu)形成 于支撐柱上，溝道橋的底部與絕緣層相隔一間距。
為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例， 并配合所附圖式，進(jìn)一步詳細(xì)說明如下。


圖1A繪示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種半導(dǎo)體裝置的俯視
圖1B繪示沿圖1A的剖面線AA'的剖面圖1C繪示沿圖1A的剖面線BB'的剖面圖2繪示本發(fā)明較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造流程圖3繪示形成支撐材料層的示意圖4繪示形成半導(dǎo)體材料層的示意圖5繪示形成圖案化硬掩膜材料層的示意圖6A繪示刻蝕半導(dǎo)體材料層及支撐材料層的示意圖6B繪示圖6A的剖面線AA'的剖面圖6C繪示圖6A的剖面線BB'的剖面圖7A繪示修飾溝道結(jié)構(gòu)的示意圖7B繪示沿圖7A的剖面線AA'的剖面圖7C繪示沿圖7A的剖面線BB'的剖面圖8A繪示形成支撐柱的示意圖8B繪示沿圖8A的剖面線AA'的剖面圖8C繪示沿圖8A的剖面線BB'的剖面圖9A繪示絕緣結(jié)構(gòu)的形成示意圖9B繪示沿圖9A的剖面線AA'的剖面圖9C繪示沿圖9A的剖面線BB'的剖面圖；圖IOA繪示形成柵極的示意圖IOB繪示沿圖IOA的剖面線AA'的剖面圖； 圖IOC繪示沿圖IOA的剖面線BB'的剖面圖IIA繪示本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖11B繪示沿圖11A的剖面線AA'的剖面圖11C繪示沿圖11A的剖面線BB'的剖面圖12A繪示依照本發(fā)明的BE-SONOS架構(gòu)存儲器在不同偏壓下 進(jìn)行編程的閾值電平歷線圖12B繪示依照本發(fā)明的BE-SONOS架構(gòu)存儲器在不同偏壓下 進(jìn)行擦除化的閾值電平歷線圖；以及
圖13繪示依照本發(fā)明的BE-SONOS架構(gòu)存儲器的閾值電平的穩(wěn) 定性測試圖。
主要元件符號說明
5、 50:半導(dǎo)體裝置 10、 10a:支撐材料層
12:摻雜區(qū)
20、 20a、 20b:半導(dǎo)體材料層 30:硬掩膜材料層 30a:圖案化硬掩膜層
40:圖案化光刻膠層
100:絕緣層
111、 112:支撐柱
120、 120a:溝道結(jié)構(gòu) 121a、 122a:平臺 124、 124a:溝道橋 124b:第一表面 124c:第二表面 124d:第三表面
124e:第四表面150:絕緣結(jié)構(gòu)
151、 251:阻擋層
152、 252:電荷儲存層
153、 253:隧穿介電層
160:柵極
200:第二絕緣層
211、 212:第二支撐柱 221a、 222a:第二平臺 224a:第二溝道橋 250:第二絕緣結(jié)構(gòu) 260:第二柵極
具體實(shí)施例方式
請參照圖1A至圖1C，其分別繪示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一 種半導(dǎo)體裝置的俯視圖，以及沿圖1A的剖面線AA'及BB'的剖面圖。 半導(dǎo)體裝置5包括絕緣層100、兩支撐柱111-112、溝道結(jié)構(gòu)120a、 絕緣結(jié)構(gòu)150以與柵極160。兩支撐柱111、 112凸出于絕緣層100上。 溝道結(jié)構(gòu)120a包括兩平臺121a、 122a及一溝道橋124a。兩平臺121a、 122a分別設(shè)置于兩支撐柱111、 112上并與絕緣層100相隔一間距h。 溝道橋124a連接兩平臺121a、 122a，溝道橋124a的底部與絕緣層100 相隔一間距h。絕緣結(jié)構(gòu)150包覆溝道橋124a，柵極160包覆絕緣結(jié) 構(gòu)150。
本實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置5是以NAND存儲器結(jié)構(gòu)為例做說明， 因此作為源極/漏極區(qū)的平臺121a、 122a之間的溝道橋124a上，形成 多個(gè)柵極160。如圖1C所示，其中溝道橋124a包括一第一表面124b、 一第二表面124c、 一第三表面124d以及一第四表面124e，而絕緣結(jié) 構(gòu)150包覆第一表面124b至第四表面124e，而柵極160也位于第一 表面124b至第四表面124e上方。因此，當(dāng)柵極160導(dǎo)通時(shí)，會在溝 道橋124a的第一表面124b至第四表面124e上形成溝道。如此一來， 等于實(shí)質(zhì)上增加等效溝道的寬度，可以大幅增加電荷載子移動(dòng)的范圍，使半導(dǎo)體裝置的操作效率提高。此外，由于柵極160完全包覆溝
道橋124a，當(dāng)半導(dǎo)體裝置5的尺寸很小時(shí)，柵極160對于溝道的開關(guān) 仍具有優(yōu)異的控制能力。
請參照圖1A及圖1C。較佳地，溝道橋的寬度W2小于兩平臺 121a、 122a的寬度Wl 。其中，溝道橋124a及平臺121a、 122a的材 料為多晶硅，而支撐柱lll、 112的材料為氮化硅。
請參照圖1C。本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置5中，絕緣結(jié)構(gòu)150包括 阻擋層151、電荷儲存層152及隧穿介電層153，其中阻擋層151及 隧穿介電層153分別與電荷儲存層152鄰接。本實(shí)施例中，阻擋層151 的材料例如為氧化硅，電荷儲存層152的材料例如為氮化硅，隧穿介 電層151的材料例如為氧化硅。由于隧穿介電層153位于柵極160及 電荷儲存層152之間，因而形成Top SONOS結(jié)構(gòu)的存儲器，電荷載 子可以經(jīng)由柵極160注入電荷儲存層152。若是省略隧穿介電層153， 將柵極160直接設(shè)置于電荷儲存層152上，則形成SNOS結(jié)構(gòu)的存儲 器。
此外，若將隧穿介電層153以氧化物-氮化物-氧化物(oxide-nitride-oxide， ONO)層取代，則形成Top BE-SONOS結(jié)構(gòu)的存儲器。 ONO層中鄰近電荷載子注入端的氧化物層的厚度可以小于20埃 (angstroms, A)、位于5A至20A之間或是小于15A; ONO層中氮 化物層的厚度可以小于20A或位于10A至20A之間；ONO層中鄰近 電荷儲存結(jié)構(gòu)142的氧化物層的厚度可以小于35A或位于15A至35A 之間。另外，若以氧化物-硅-氧化物(oxide-silicon-oxide， OSO)層 的材料取代隧穿介電層153，則形成Top SOSONOS結(jié)構(gòu)的存儲器。
但本發(fā)明的技術(shù)不限于此。如圖1C所示，其中隧穿介電層153 及阻擋層151可以互相交換。換句話說，隧穿介電層位于溝道橋124a 及電荷儲存層152之間，而阻擋層位于柵極160及電荷儲存層152之 間，則形成SONOS結(jié)構(gòu)的存儲器，電荷載子由溝道橋124a注入至電 荷儲存層152。同樣的，隧穿介電層可以使用ONO層取代，則形成 BE-SONOS結(jié)構(gòu)的存儲器；而若隧穿介電層使用OSO層取代，則形 成SONOSOS結(jié)構(gòu)的存儲器。此外，若是柵極160的材料為氮化鉭，隧穿介電層153的材料以氧化鋁取代，則形成TANOS結(jié)構(gòu)的存儲器。 此外，如果絕緣結(jié)構(gòu)150僅為一層氧化物，例如氧化硅，則半導(dǎo) 體裝置5形成一晶體管。通過柵極完全包覆(gate all around, GAA) 的設(shè)計(jì)，可以有效的控制溝道的開關(guān)，在小尺寸的電子裝置中可以作 為可靠的控制元件。
以下介紹本發(fā)明較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法。請參照圖 2，其繪示本發(fā)明較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造流程圖。
首先，如步驟201所示，并請同時(shí)參照圖3，其繪示形成支撐材 料層的示意圖。如圖3所示，形成支撐材料層10于絕緣層100上。 絕緣層100例如為層間介電層(inter-layer dielectric, ILD)或是場氧 化層(field oxide， FOX)，所使用的材料可以包括氧化物、硼磷硅玻 璃(Boro Phospho Silicate glass, BPSG)、磷硅玻璃(phospho silicate glass, PSG)、氟硅玻璃(fluorinated silicate glass, FSG)，或是其它 低介電材料。較佳地，支撐材料層10采用氮化硅，且厚度范圍位于200A
至ioooA之間。
接著，如步驟202所示，并請同時(shí)參照圖4，其繪示形成半導(dǎo)體 材料層的示意圖。如圖4所示，形成半導(dǎo)體材料層20于支撐材料層10 上。較佳地，半導(dǎo)體材料層20的材料為多晶硅，且半導(dǎo)體材料層20 的厚度范圍位于200A至800A之間。
較佳地，步驟202之后，在形成光刻膠材料層之前，進(jìn)一步包括 形成硬掩膜材料層30于半導(dǎo)體材料層20上，如圖4所示。接著，形 成一光刻膠材料層(未繪示)于硬掩膜材料層上，并經(jīng)過光刻工藝后 形成圖案化光刻膠層40。然后，根據(jù)圖案化光刻膠層40刻蝕硬掩膜 材料層，而形成圖案化硬掩膜層30a于半導(dǎo)體材料層20及圖案化光 刻膠層40之間，如圖5所示，其繪示形成圖案化硬掩膜材料層的示 意圖。較佳地，圖案化硬掩膜層30a的厚度范圍位于200A至1500A 之間。接著，去除圖案化光刻膠層40。
然后，如步驟203所示，圖案化支撐材料層10及半導(dǎo)體材料層20， 以形成支撐材料層10a及半導(dǎo)體材料層20a。請同時(shí)參照圖6A以及 圖6B至圖6C，其分別繪示刻蝕半導(dǎo)體材料層及支撐材料層的示意圖，以及沿圖6A的剖面線AA'及剖面線BB'的剖面圖。圖案化后的半導(dǎo) 體材料層20a形成一溝道結(jié)構(gòu)120，溝道結(jié)構(gòu)120具有一溝道橋124 及兩平臺121、 122。
接著，請參照圖7A以及圖7B至圖7C，其分別繪示修飾溝道結(jié) 構(gòu)的示意圖，以及沿圖7A的剖面線AA'及剖面線BB'的剖面圖。如 圖7A所示，溝道結(jié)構(gòu)120經(jīng)過修飾后形成溝道結(jié)構(gòu)120a，兩平臺 121a、 122a以及溝道橋124a的寬度都減少。此一步驟可以通過導(dǎo)入 氟氣，或使用氧化工藝將半導(dǎo)體材料層20a外露的部分局部氧化后， 使用緩沖氧化刻蝕劑(buffered oxide etch， BOE)或氫氟酸(hydrogen fluoride, HF)清洗去除而形成半導(dǎo)體材料層20b。
經(jīng)過修飾后的溝道橋124a由于寬度減少，使得包覆的柵極對于 溝道的電流的開關(guān)的控制性更為良好。
然后，如步驟204所示，并請同時(shí)參照圖8A以及圖8B至圖8C， 其分別繪示形成支撐柱的示意圖，以及沿圖8A的剖面線AA'及剖面 線BB'的剖面圖。去除溝道橋124a下方的部分支撐材料層，以形成 兩支撐柱lll、 112。溝道結(jié)構(gòu)120a的兩平臺121a、 122a分別形成于 支撐柱lll、 121上。如圖8C所示，溝道橋124a具有第一表面124b、 第二表面124c、第三表面124d及第四表面124e，而底部的第三表面 124d與絕緣層100相隔一間距h。
由于半導(dǎo)體材料層20b的材料為多晶硅，支撐材料層10a的材料 為氮化硅，因此步驟204可以采用包括熱磷酸的刻蝕液，以濕法刻蝕 的方式去除部分的支撐材料層10a,而形成支撐柱111、 112。因?yàn)闊?磷酸對于多晶硅及氮化硅具有良好的選擇比，不會對半導(dǎo)體材料層20b 的圖案造成顯著的影響。而溝道橋124a下方的支撐材料層由于寬度 較窄，經(jīng)過濕法刻蝕浸泡后可以完全去除，因此形成懸空結(jié)構(gòu)的溝道 橋124a。此外，由于硬掩膜材料層30a的材料也為氮化硅，且浸泡的 接觸面積較大，因此可以在步驟204中一并去除。
或者是，步驟204也可使用反應(yīng)離子刻蝕(reactive ion etching, RIE)法，將部分的支撐材料層lOa去除而形成支撐柱lll、 112。
另外步驟204于修飾溝道結(jié)構(gòu)120之前或之后，將五價(jià)或三價(jià)的摻質(zhì)注入溝道橋124或124a以形成多個(gè)分離的摻雜區(qū)12。摻雜區(qū)12 系作為NAND架構(gòu)的存儲器中的源極區(qū)及漏極區(qū)。此一步驟可利用 圖案化光刻膠及圖案化硬掩膜層保護(hù)溝道橋124a或124并露出待形 成區(qū)域，再利用離子注入法或原位摻雜法將三價(jià)或五價(jià)的摻質(zhì)注入或 摻雜進(jìn)入待形成區(qū)域中以形成慘雜區(qū)12。
此外，本實(shí)施例雖以支撐材料層為氮化硅，而半導(dǎo)體材料層為多 晶硅為例做說明。事實(shí)上，只要支撐材料層與半導(dǎo)體材料層具有不同 的刻蝕選擇比，在步驟204進(jìn)行濕法刻蝕浸泡時(shí)可以去除部分支撐材 料層而不會對半導(dǎo)體材料層造成顯著的刻蝕，也可以采用不同的半導(dǎo) 體材料形成半導(dǎo)體材料層，以及其它具有絕緣性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的材料作 為支撐材料層。
另外，步驟203的圖案化工藝中，硬掩膜材料層形成的步驟也可 以省略，而直接在半導(dǎo)體材料層20上形成圖案化光刻膠層40。在保 留圖案化光刻膠層40的情況下，進(jìn)行步驟204的刻蝕步驟。若是支 撐材料層及半導(dǎo)體材料層采用其它材料，也可保留圖案化光刻膠層40 作為掩膜進(jìn)行濕法刻蝕以去除部分的支撐材料層，使用的刻蝕藥劑可 以包括HF或BOE。當(dāng)支撐柱形成后，即可將圖案化光刻膠層40去 除。
接著，如步驟205所示，并請同時(shí)參照圖9A以及圖9B至圖9C， 其分別繪示絕緣結(jié)構(gòu)的形成示意圖，以及沿圖9A的剖面線AA'及剖 面線BB'的剖面圖。如圖9C所示，絕緣結(jié)構(gòu)150包覆溝道橋124a。 本實(shí)施例中，絕緣結(jié)構(gòu)150的形成步驟包括形成阻擋層151包覆溝道 橋124，接著形成電荷儲存層152包覆阻擋層151，然后，形成隧穿 介電層153包覆電荷儲存層152。其中阻擋層151可以通過氧化溝道 橋124a的表面來形成氧化層，或是通過化學(xué)氣相沉積法(chemical vapor deposition, CVD)沉積一絕緣介電層例如氧化硅層包覆溝道橋124a。 電荷儲存層152可以通過CVD沉積絕緣介電層例如氮化硅層包覆阻 擋層151。隧穿介電層153則可以通過氧化電荷儲存層152的表面形 成氧化層，或是以CVD沉積一絕緣介電層層例如氧化硅層包覆電荷 儲存層152。但本發(fā)明的技術(shù)不限于此，絕緣結(jié)構(gòu)150可以僅包括一氧化層或
一絕緣層，可以通過氧化溝道橋124a的表面形成氧化層，或以CVD 形成一絕緣層。此外，阻擋層及隧穿介電層的形成順序可以交換，也 就是先形成隧穿介電層，接著形成電荷儲存層，然后再形成阻擋層。 其中，隧穿介電層也可以氧化或CVD沉積的方式，形成ONO層或OSO 層。根據(jù)步驟204中絕緣結(jié)構(gòu)150的型態(tài)，可以決定所形成的半導(dǎo)體 元件為晶體管，或是其它不同結(jié)構(gòu)的存儲器。
然后，如步驟206所示，形成柵極160包覆絕緣結(jié)構(gòu)150，并請 同時(shí)參照圖10A以及圖10B至圖IOC，其分別繪示形成柵極的示意圖， 以及沿圖10A的剖面線AA'及剖面線BB'的剖面圖。步驟206較佳地 可以采用多晶硅作為柵極材料沉積后，使用四氟化碳(CF4)或甲基 氯(CH3C1)，或是以RIE將柵極材料刻蝕形成分隔的柵極160，如圖 IOA所示。
此外，步驟206中較佳地進(jìn)一步包括將五價(jià)或三價(jià)摻質(zhì)摻雜進(jìn)入 柵極160中，使柵極160成為N+多晶硅或P+多晶硅。此一步驟可以 使用原位摻雜法完成。
但本發(fā)明的技術(shù)不限于此。請同時(shí)參照圖IIA，以及圖IIB至圖 IIC，其分別繪示本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖，以 及沿圖11A的剖面線AA'以及剖面線BB'的剖面圖。如圖IIA及圖11B 所示，半導(dǎo)體裝置50是在原有的半導(dǎo)體裝置5上，再形成一層第二 絕緣層200覆蓋絕緣層100、支撐柱121a-122a、溝道結(jié)構(gòu)120a、絕 緣結(jié)構(gòu)150與柵極160。然后根據(jù)上述相同的步驟，形成相同的半導(dǎo) 體裝置于第二絕緣層200上，包括第二支撐柱211-212，凸出于第二 絕緣層200上；第二溝道結(jié)構(gòu)220a包括第二平臺221a-222a及第二溝 道橋224a，第二平臺221a、 222a分別設(shè)置于第二支撐柱211、 212上， 第二溝道橋224a連接第二平臺221a及222a，第二溝道橋224a的底 部與第二絕緣層200相距一高度h2。第二絕緣結(jié)構(gòu)250包覆第二溝道 橋224a，本實(shí)施例中第二絕緣結(jié)構(gòu)250同樣包括阻擋層251、電荷儲 存層252及隧穿介電層253。第二柵極260包覆第二絕緣結(jié)構(gòu)250。
本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者，可以經(jīng)由上述揭露的制造方法，在半導(dǎo)體裝置50上繼續(xù)形成相同的堆棧結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā) 明所揭露的半導(dǎo)體裝置及其制造方法也可以形成高密度的存儲器裝 置。
請參照圖12A及圖12B,其分別繪示依照本發(fā)明的BE-SONOS 架構(gòu)存儲器在不同偏壓下進(jìn)行編程及擦除化的閾值電平歷線圖 (histogram)。當(dāng)半導(dǎo)體裝置5的絕緣結(jié)構(gòu)150為ONONO層時(shí)，便 形成BE-SONOS架構(gòu)的存儲器。如圖12A所示，繪示出對柵極施加 17V、 18V、 19V的偏壓下進(jìn)行富勒諾罕(Fowler-Nordheim， FN)注 入時(shí)，存儲器裝置的閾值電平變化。由圖12A可以看出，閾值電平產(chǎn) 生顯著變化的時(shí)間小于1微秒(w)，可見得采用本發(fā)明所揭露的結(jié) 構(gòu)的存儲器，編程十分快速。另外，對柵極施加10V的偏壓，測試讀 取偏壓下對閾值電平的影響，也在可以接受的范圍。
如圖12B所示，在進(jìn)行-FN注入時(shí)，閾值電平可以擦除化到負(fù)值， 此一特性在NAND存儲器陣列的操作上可以產(chǎn)生省電、便利的操作 優(yōu)點(diǎn)。
請參照圖13，其繪示依照本發(fā)明的BE-SONOS架構(gòu)存儲器的閾 值電平的穩(wěn)定性測試圖。如圖13所示，在經(jīng)過編程/擦除化循環(huán)10000 次后，采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的BE-SONOS架構(gòu)存儲器仍然可以維持穩(wěn)定 的閾值電平，且編程及擦除化所需的時(shí)間也沒有顯著的變化，可見得 此一存儲器在操作的穩(wěn)定性上十分可靠。
本發(fā)明上述實(shí)施例所揭露的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，是在絕緣 層上依序形成支撐材料及半導(dǎo)體材料，再去除部分的支撐材料以形成 懸空的溝道結(jié)構(gòu)，且溝道結(jié)構(gòu)的兩平臺，也就是源極區(qū)與漏極區(qū)之間 為單一溝道橋結(jié)構(gòu)，然后在溝道橋上依序包覆形成絕緣結(jié)構(gòu)與柵極。 因此，本實(shí)施例所揭露的半導(dǎo)體材料可以兩平臺作為源極/漏極區(qū)，而 以懸空的溝道橋作為溝道區(qū)。由于兩平臺之間僅以單一溝道橋連接， 因此除了在工藝上較為簡便外，由于單一溝道橋的整體材料特性趨于 一致，因此在操作上不容易因?yàn)闇系赖牟牧咸匦圆灰恢露鴮?dǎo)致電流量 的變化難以掌控，可以使半導(dǎo)體裝置具有可靠的操作特性。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù) 范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該裝置包括一絕緣層；一溝道結(jié)構(gòu)，包括一溝道橋連接兩平臺，該溝道橋的底部與該絕緣層相隔一間距，且該溝道橋包括多個(gè)分離的摻雜區(qū)；一絕緣結(jié)構(gòu)，包覆該溝道橋；以及一柵極，包覆該絕緣結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該溝道橋 的寬度小于該兩平臺的寬度。，
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，進(jìn)一步包 括兩支撐柱凸出于該絕緣層上，該兩平臺分別設(shè)置于該兩支撐柱上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該兩支撐 柱的材料為氮化硅。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該溝道橋 具有一第一表面、 一第二表面、 一第三表面及一第四表面，該絕緣結(jié) 構(gòu)包覆該第一至該第四表面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該柵極位 于該第一至該第四表面上方。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該絕緣結(jié) 構(gòu)為一氧化物層。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該絕緣結(jié) 構(gòu)包括一阻擋層；以及一電荷儲存層，鄰接該阻擋層設(shè)置。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該絕緣結(jié) 構(gòu)進(jìn)一步包括一隧穿介電層鄰接該電荷儲存層設(shè)置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該隧穿介 電結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一氧-氮-氧ONO層或一氧-硅-氧OSO層。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一第二絕緣層，覆蓋該第一絕緣層、該兩支撐柱、該溝道結(jié)構(gòu)、 該絕緣結(jié)構(gòu)及該柵極；兩第二支撐柱，凸出于該第二絕緣層上；一第二溝道結(jié)構(gòu)，包括兩第二平臺，分別設(shè)置于該兩第二支撐柱上；及一第二溝道橋，連接該兩第二平臺，該第二溝道橋的底部與該第二絕緣層相距一第二高度；一第二絕緣結(jié)構(gòu)，包覆該第二溝道橋；以及 一第二柵極，包覆該第二絕緣結(jié)構(gòu)。
12、 一種半導(dǎo)體裝置之制造方法，其特征在于，包括a、 形成一支撐材料層于一絕緣層上；b、 形成一半導(dǎo)體材料層于該支撐材料層上；c、 圖案化該支撐材料層及該半導(dǎo)體材料層，圖案化后的該半導(dǎo) 體材料層是形成一溝道結(jié)構(gòu)，該溝道結(jié)構(gòu)具有一溝道橋；以及d、 去除該溝道橋下方的部分該支撐材料層，以形成兩支撐柱， 該溝道結(jié)構(gòu)形成于該支撐柱上，該溝道橋的底部與該絕緣層相隔一間 距。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造方法，其特征在于，于該步驟b 及該步驟c之間進(jìn)一步包括形成一圖案化光刻膠層于該半導(dǎo)體材料層上。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，于該步驟b 及該步驟c之間進(jìn)一步包括形成一圖案化硬掩膜層于該半導(dǎo)體材料層及該圖案化光刻膠層之 間；以及于該步驟d之前去除該圖案化光刻膠層，該步驟d包括去除該圖 案化硬掩膜層。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造方法，其特征在于，該圖案化 硬掩膜層的厚度范圍位于200A至1500A之間。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，該步驟d之前包括.-去除該圖案化光刻膠層。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造方法，其特征在于，該步驟d 是使用濕法刻蝕，其中該支撐材料層與該半導(dǎo)體材料層具有不同的刻 蝕選擇比。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造方法，其特征在于，該半導(dǎo)體 材料層為多晶硅，該支撐材料層為氮化硅，該步驟d中使用的刻蝕液 包括熱磷酸。
19、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造方法，其特征在于，于該步驟c 后進(jìn)一步包括修飾該溝道橋以減少該溝道橋的寬度。
20、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造方法，其特征在于，于該步驟d之后進(jìn)一步包括形成一絕緣結(jié)構(gòu)包覆該溝道橋。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的制造方法，其特征在于，于形成該絕緣結(jié)構(gòu)的步驟包括氧化部分該溝道橋以形成一氧化層。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的制造方法，其特征在于，于形成該絕緣結(jié)構(gòu)的步驟包括沉積一絕緣介電層包覆該溝道橋。
23、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的制造方法，其特征在于，于形成該 絕緣結(jié)構(gòu)的步驟包括形成一阻擋層；以及 形成一電荷儲存層鄰接該阻擋層。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的制造方法，其特征在于，于形成該絕緣結(jié)構(gòu)的步驟包括形成一遂穿介電層鄰接該電荷儲存層。
25、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的制造方法，其特征在于，于形成該絕緣結(jié)構(gòu)的步驟后進(jìn)一步包括形成一柵極包覆該絕緣結(jié)構(gòu)。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于，該柵極的 材料為多晶硅。
27、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于，以原位摻 雜法將摻質(zhì)摻雜進(jìn)入該柵極內(nèi)。
28、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造方法，其特征在于，該步驟c 于形成該溝道橋之后，包括形成多個(gè)摻雜區(qū)于該溝道橋上。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的制造方法，其特征在于，形成該多 個(gè)摻雜區(qū)的該步驟以原位摻雜法或離子注入法達(dá)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法，該半導(dǎo)體裝置包括一絕緣層、一溝道結(jié)構(gòu)、一絕緣結(jié)構(gòu)及一柵極。溝道結(jié)構(gòu)包括一溝道橋，溝道橋的底部與絕緣層相隔一間距，且溝道橋包括多個(gè)分離的摻雜區(qū)。絕緣結(jié)構(gòu)包覆溝道橋，柵極包覆絕緣結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L29/423GK101414631SQ20081013363
公開日2009年4月22日 申請日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者呂函庭, 賴二琨 申請人:旺宏電子股份有限公司