半浮栅器件的制造方法与流程

技术特征：
1.一种半浮栅器件的制造方法，其特征在于，半浮栅器件的栅极结构的形成工艺包括如下步骤：步骤一、提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有第一导电类型掺杂的轻掺杂源区、第一导电类型掺杂的轻掺杂漏区和第二导电类型掺杂的第一阱区；步骤二、形成浮栅介质层，在所述浮栅介质层的选定区域中形成介质层窗口，所述介质层窗口位于所述轻掺杂漏区表面上；步骤三、形成浮栅材料层，所述浮栅材料层覆盖在形成有所述介质层窗口的所述浮栅介质层表面上，在所述介质层窗口处所述浮栅材料层和所述轻掺杂漏区之间接触并形成pn结构；步骤四、在所述浮栅材料层表面依次形成第一栅介质层和第一栅极导电材料层；步骤五、光刻定义出浮栅结构的第二侧面，根据光刻定义依次对所述第一栅极导电材料层、所述第一栅介质层、所述浮栅材料层和所述浮栅介质层进行刻蚀形成所述浮栅结构的第二侧面以及和所述浮栅结构的第二侧面对齐的第一控制栅的第二侧面；步骤六、依次形成第二栅介质层和第二栅极导电材料层，所述第二栅介质层覆盖在所述浮栅结构的第二侧面外的所述半导体衬底表面、所述浮栅结构的第二侧面、所述第一控制栅的第二侧面和所述第一栅极导电材料层的表面；所述第二栅极导电材料层形成于所述第二栅介质层表面；步骤七、进行研磨将所述第一栅极导电材料层表面上的所述第二栅介质层和所述第二栅极导电材料层都去除以及将所述浮栅结构的第二侧面外的所述第二栅极导电材料层的顶部表面和所述第一栅极导电材料层的顶部表面相平；步骤八、采用光刻工艺同时定义出所述浮栅结构的第一侧面和第二控制栅的第二侧面，进行刻蚀形成所述浮栅结构的第一侧面、所述第二控制栅的第二侧面以及和所述浮栅结构的第一侧面对齐的所述第一控制栅的第一侧面；所述浮栅结构由位于所述浮栅结构的第一侧面和第二侧面间的所述浮栅介质层和所述浮栅材料层叠加而成；所述第一控制栅由位于所述第一控制栅的第一侧面和第二侧面间的所述第一栅介质层和所述第一栅极导电材料层叠加而成；所述第二控制栅由位于所述第二控制栅的第一侧面和第二侧面间的所述第二栅介质层和所述第二栅极导电材料层叠加而成；所述第二控制栅的第一侧面与所述第一控制栅的第二侧面和所述浮栅结构的第二侧面之间通过所述第二栅介质层间隔；所述浮栅结构覆盖所述第一阱区的选定区域，被所述浮栅结构所覆盖的所述第一阱区的表面用于形成用于电连接所述轻掺杂源区和所述轻掺杂漏区的导电沟道；所述浮栅结构还覆盖包括了所述介质层窗口的所述轻掺杂漏区；所述第二控制栅位于所述轻掺杂漏区表面上。2.如权利要求1所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于，步骤八之后，还包括步骤：步骤九、形成侧墙，所述侧墙覆盖在所述第一控制栅的第一侧面和所述浮栅结构的第一侧面以及覆盖在所述第二控制栅的第二侧面。3.如权利要求2所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于，还包括步骤：步骤十、进行源漏注入形成源区和漏区，所述源区形成于所述轻掺杂源区中并和所述
第一控制栅的第一侧面自对准，所述漏区形成于所述轻掺杂漏区中并和所述第二控制栅的第二侧面自对准。4.如权利要求3所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于，还包括步骤：步骤十一、形成金属互连结构将所述第一栅极导电材料层连接到第一控制电极以及将所述第二栅极导电材料层连接到第二控制电极，所述源区连接到源极，所述漏区连接到漏极。5.如权利要求1所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于：所述半导体衬底包括硅衬底。6.如权利要求1所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于：步骤一中，所述半导体衬底上还形成有栅极沟槽，所述栅极沟槽的底部表面进入到所述第一阱区中，所述轻掺杂源区位于所述第一阱区之上并和所述栅极沟槽的第一侧面接触；所述轻掺杂漏区位于所述第一阱区之上并和所述栅极沟槽的第二侧面接触；步骤二中，所述浮栅介质层覆盖在所述栅极沟槽的底部表面和侧面并延伸到所述栅极沟槽外的所述半导体衬底表面；步骤三中，所述浮栅材料层将形成有所述浮栅介质层的所述栅极沟槽完全填充并延伸到所述栅极沟槽外的所述浮栅介质层和所述介质层窗口上。7.如权利要求1所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于：所述浮栅介质层采用氧化层，所述浮栅材料层采用多晶硅层；或者，所述浮栅介质层采用高介电常数材料层，所述浮栅材料层采用金属栅。8.如权利要求1所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于：所述第一栅介质层采用氧化层，所述第一栅极导电材料层采用多晶硅层；或者，所述第一栅介质层采用高介电常数材料层，所述第一栅极导电材料层采用金属栅。9.如权利要求1所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于：所述第二栅介质层采用氧化层，所述第二栅极导电材料层采用多晶硅层；或者，所述第二栅介质层采用高介电常数材料层，所述第二栅极导电材料层采用金属栅。10.如权利要求6所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于：所述轻掺杂源区和所述轻掺杂漏区都由形成于所述第一阱区表面上的第一导电类型掺杂的第二阱区组成，所述栅极沟槽穿过所述第二阱区将所述第二阱区分割成所述轻掺杂源区和所述轻掺杂漏区。11.如权利要求10所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于：所述第一阱区的第二导电类型掺杂的离子注入剂量为0.25e14cm
‑2～2.50e14cm
‑2、离子注入能量为55kev～220kev。12.如权利要求11所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于：从顶部到底部，所述第一阱区的掺杂浓度呈梯度降低。13.如权利要求10所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于：所述第二阱区的第一导电类型掺杂的离子注入剂量为4.5e12cm
‑2～2.50e13cm
‑2、离子注入能量为45kev～85kev。14.如权利要求1所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于：步骤二中形成的所述浮栅介质层的厚度为0.1nm～80nm；步骤三中形成的所述浮栅材料层的厚度为0.1nm～100nm；
步骤四中形成的所述第一栅介质层的厚度为0.1nm～80nm，形成的所述第一栅极导电材料层的厚度为0.1nm～100nm；所述浮栅结构和所述第一控制栅的宽度都为2nm～700nm。15.如权利要求1所述的半浮栅器件的制造方法，其特征在于：步骤六中形成的所述第二栅介质层的厚度为0.1nm～80nm；步骤七中研磨后的所述第二栅极导电材料层的厚度为0.1nm～300nm；所述第二控制栅的宽度为2nm～600nm。

技术总结
本发明公开了一种半浮栅器件的制造方法中，包括：步骤一、提供形成有轻掺杂源区、轻掺杂漏区和第一阱区的半导体衬底；步骤二、形成浮栅介质层和介质层窗口。步骤三、形成浮栅材料层。步骤四、依次形成第一栅介质层和第一栅极导电材料层。步骤五、进行光刻和刻蚀形成浮栅结构的第二侧面和对齐的第一控制栅的第二侧面。步骤六、形成第二栅介质层和第二栅极导电材料层。步骤七、进行研磨将第二栅极导电材料层和第一栅极导电材料层的顶部表面相平。步骤八、进行光刻和刻蚀对齐的浮栅结构和第一控制栅的第一侧面以及第二控制栅的第二侧面。本发明通过简单工艺即可实现具有双控制栅的半浮栅器件，从而能使器件实现同时读写且能提高器件信号保持特性。器件信号保持特性。器件信号保持特性。


技术研发人员：刘珩 杨志刚 冷江华 关天鹏
受保护的技术使用者：上海华力集成电路制造有限公司
技术研发日：2021.06.01
技术公布日：2021/10/19