半导体结构的形成方法与流程

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。

背景技术：

1、在目前的半导体产业中，集成电路产品主要可分为三大类型：模拟电路、数字电路和数/模混合电路，其中，存储器是数字电路中的一个重要类型。而在存储器中，近年来快闪存储器(flash memory，简称闪存)的发展尤为迅速。闪存的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储信息，且具有集成度高、存储速度快、易于擦除和重写等优点，因此，在微机、自动化控制等多项领域得到了广泛的应用。

2、快闪存储器分为两种类型：叠栅(stack gate)快闪存储器和分栅(split gate)快闪存储器。叠栅快闪存储器具有浮栅和位于浮栅的上方的控制栅。叠栅快闪存储器存在过擦除的问题。与叠栅快闪存储器不同的是，分栅快闪存储器在浮栅的一侧形成作为擦除栅极的字线。分栅快闪存储器能有效的避免过擦除效应。

3、然而，现有的快闪存储器的性能较差。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供一种半导体结构的形成方法，以提高半导体结构的性能。

2、为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括逻辑区和存储区，所述存储区包括字线区；在所述存储区上形成初始字线栅层；在所述初始字线栅层的顶部表面和所述逻辑区的所述衬底的表面形成初始栅氧层；对所述初始栅氧层进行热氧化处理，形成栅氧层，所述初始字线栅层表面的所述栅氧层的厚度大于所述逻辑区的所述衬底表面的所述栅氧层的厚度；在所述逻辑区的所述栅氧层的表面形成栅极层；刻蚀去除所述存储区的所述栅氧层以及所述栅氧层底部的部分所述初始字线栅层，在所述字线区的表面形成字线栅层。

3、可选的，所述初始字线栅层的材料包括多晶硅。

4、可选的，所述衬底的材料包括硅。

5、可选的，所述初始栅氧层的厚度范围为60埃至100埃。

6、可选的，进行热氧化处理之后，所述初始字线栅层表面的所述栅氧层的厚度范围为50埃至350埃。

7、可选的，进行热氧化处理之后，所述逻辑区的所述衬底表面的所述栅氧层的厚度范围为150埃至200埃。

8、可选的，所述热氧化处理的工艺参数包括850℃～900℃，常压氧气环境，氧化时间为10-30分钟。

9、可选的，形成所述字线栅层的工艺为干法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工艺的反应气体为cf4，cl2，hbr的混合气体。

10、可选的，所述初始栅氧层的材料包括氧化硅，生长工艺为高温氧化物沉积技术。

11、可选的，在所述逻辑区的所述栅氧层的表面形成栅极层的方法包括：在所述逻辑区的所述栅氧层的表面形成初始栅极层；图形化所述初始栅极层，在所述逻辑区的所述栅氧层的表面形成所述栅极层。

12、可选的，所述存储区还包括浮栅区和擦除区，所述擦除区和所述字线区位于所述浮栅区的两侧；在所述浮栅区上形成浮栅结构；在所述浮栅结构的表面形成控制栅结构；在所述擦除区上形成擦除栅结构。

13、可选的，在所述存储区上形成所述初始字线栅层之前，还包括在所述存储区的表面形成氧化层。

14、可选的，在形成所述初始字线栅层之前，还包括：对所述逻辑区的所述衬底进行掺杂形成有源区。

15、可选的，刻蚀去除所述存储区的所述栅氧层以及所述栅氧层底部的部分所述初始字线栅层，在所述字线区的表面形成字线栅层的方法包括：在所述存储区的所述栅氧层的表面形成图形化层，所述图形化层内具有图形开口；以所述图形化层为掩膜刻蚀所述栅氧层，在所述栅氧层内形成与所述图形开口对应栅氧层开口，所述栅氧层开口暴露出部分所述初始字线栅层的顶部表面；以所述栅氧层为掩膜，刻蚀去除暴露出的所述初始字线栅层，在所述字线区的表面形成所述字线栅层；去除所述栅氧层；去除所述图形化层。

16、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

17、在本发明半导体结构的形成方法中，在字线栅层的顶部表面和逻辑区的衬底的表面形成初始栅氧层后，然后对初始栅氧层进行热氧化处理，形成栅氧层，既保证了逻辑区栅氧层的均匀性，也使在初始字线栅层表面的栅氧层的厚度大于逻辑区的衬底表面的栅氧层的厚度，在逻辑区的栅氧层的表面形成栅极层；刻蚀去除存储区的栅氧层以及栅氧层底部的部分初始字线栅层，在字线区的表面形成字线栅层；在形成字线栅层的过程中，栅氧层作为硬掩膜层，由于初始字线栅层表面的栅氧层的厚度变厚，从而在刻蚀的过程中能够表现出很好的阻挡性和稳定性，从而保证字线栅层的高度，提升字线栅层的高度均匀性，并且增加了字线区刻蚀的窗口，可以降低编程串扰失效，具有较广泛的使用范围。

18、进一步，所述初始栅氧层的生长工艺为高温氧化物沉积技术，保证所述初始栅氧层的均匀性，后续经过热氧化处理，形成栅氧层后，能够保证所述逻辑区的所述栅氧层的均匀性，有助于提升最终形成的半导体结构的质量。

技术特征：

1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述初始字线栅层的材料包括多晶硅。

3.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述衬底的材料包括硅。

4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述初始栅氧层的厚度范围为60埃至100埃。

5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，进行热氧化处理之后，所述初始字线栅层表面的所述栅氧层的厚度范围为250埃至350埃。

6.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，进行热氧化处理之后，所述逻辑区的所述衬底表面的所述栅氧层的厚度范围为150埃至200埃。

7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述热氧化处理的工艺参数包括850℃～900℃，常压氧气环境，氧化时间为10-30分钟。

8.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述字线栅层的工艺为干法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工艺的反应气体为cf4，cl2，

9.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述初始栅氧层的材料包括氧化硅，生长工艺为高温氧化物沉积技术。

10.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述逻辑区的所述栅氧层的表面形成栅极层的方法包括：在所述逻辑区的所述栅氧层的表面形成初始栅极层；图形化所述初始栅极层，在所述逻辑区的所述栅氧层的表面形成所述栅极层。

11.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述存储区还包括浮栅区和擦除区，所述擦除区和所述字线区位于所述浮栅区的两侧；

12.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述存储区上形成所述初始字线栅层之前，还包括在所述存储区的表面形成氧化层。

13.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在形成所述初始字线栅层之前，还包括：对所述逻辑区的所述衬底进行掺杂形成有源区。

14.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，刻蚀去除所述存储区的所述栅氧层以及所述栅氧层底部的部分所述初始字线栅层，在所述字线区的表面形成字线栅层的方法包括：在所述存储区的所述栅氧层的表面形成图形化层，所述图形化层内具有图形开口；以所述图形化层为掩膜刻蚀所述栅氧层，在所述栅氧层内形成与所述图形开口对应栅氧层开口，所述栅氧层开口暴露出部分所述初始字线栅层的顶部表面；以所述栅氧层为掩膜，刻蚀去除暴露出的所述初始字线栅层，在所述字线区的表面形成所述字线栅层；去除所述栅氧层；去除所述图形化层。

技术总结本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括逻辑区和存储区，所述存储区包括字线区；在所述存储区上形成初始字线栅层；在所述初始字线栅层的顶部表面和所述逻辑区的所述衬底的表面形成初始栅氧层；对所述初始栅氧层进行热氧化处理，形成栅氧层，所述初始字线栅层表面的所述栅氧层的厚度大于所述逻辑区的所述衬底表面的所述栅氧层的厚度；在所述逻辑区的所述栅氧层的表面形成栅极层；刻蚀去除所述存储区的所述栅氧层以及所述栅氧层底部的部分所述初始字线栅层，在所述字线区的表面形成字线栅层，在形成字线栅层的过程中，栅氧层作为硬掩膜层，由于初始字线栅层表面的栅氧层的厚度变厚，从而在刻蚀的过程中能够表现出很好的阻挡性和稳定性，从而保证字线栅层的高度，提升字线栅层的高度均匀性，并且增加了字线区刻蚀的窗口，可以降低编程串扰失效，具有较广泛的使用范围。技术研发人员：于涛受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25