专利名称：栅极隔离结构制造方法、栅极隔离结构以及半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种栅极隔离结构制造方法、根据所述栅极隔离结构制造方法制成的栅极隔离结构、以及采用了所述栅极隔离结构的半导体器件。
背景技术：
随着器件尺寸的減少，相邻栅极之间寄生的耦合效应越来越明显，会影响到器件的开启速度甚至电路的良率和可靠性问题，尤其是对于NAND型闪存(NAND Flash)和DRAM (动态随机存取存储器)来说，栅极的密集程度更高，耦合效应会更明显，相邻栅极之间的干扰会影响到存储单元的读取电流，编程和擦除速度。具体地说，对于多个栅极之间相互耦合，在最中间的ー个栅极会跟周围的多个(例如多达6个或者更多的)栅极产生耦合效应。空气作为介电常数最小的介质(比真空略大，约为I)，用空气隔离(air gap)会使得相邻栅极的耦合效应变得非常小。因此，提出了采用空气来实现相邻栅极之间的隔离结构的解决方案。更具体地说，对于根据现有技术的当前制备空气隔离结构的エ艺流程，首先，在形成多个栅极结构以后，先沉积ー层薄薄的氮化硅作为保护层，然后沉积ー层氧化硅层，然后回蚀刻，去除栅极上面的氧化硅薄膜，而在两栅极中间的空间区域会留下部分氧化硅。接下去，沉积ー层氮化硅层薄膜，然后再回蚀刻，这样会在栅极侧面形成ー个翼形侧壁结构(wing,or spacer)，同吋，两栅极中间的氧化硅层会暴漏出一部分。然后利用湿法去除翼形侧壁结构下面的氧化硅层。最后再沉积ー层氧化硅薄膜，形成空气隔离结构。栅极由浮栅、控制栅极组成，在两个栅极之间由空气隔离(air gap)。经过空气隔离栅极的存储单元的读取电流，编程和擦除速度都有所改善。但是，现有技术的制造方法在去除翼形侧壁结构下面的氧化硅层时，采用的是湿法刻蚀。大量的酸液会在两栅极之间，由于有翼形侧壁的存在，这些酸液很难清洗干净，在后续的制程中，这些杂质会形成的缺陷，会导致后续的污染，影响到良率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供ー种能够有效地消除现有技术的制造方法中杂质所形成的缺陷的栅极隔离结构制造方法、根据所述栅极隔离结构制造方法制成的栅极隔离结构、以及采用了所述栅极隔离结构的半导体器件。根据本发明的第一方面，提供了一种栅极隔离结构制造方法，其包括栅极形成步骤，用于在衬底上形成多个栅扱；保护层形成步骤，用于在形成了所述多个栅极的硅片表面形成保护层；无定性碳层形成步骤，用于在保护层上形成无定性碳层；无定性碳层部分刻蚀步骤，用于对所述无定性碳层进行刻蚀，以便使得所述多个栅极的上部暴露出来；氮化硅层形成步骤，用于在暴露了所述多个栅极的上部的结构上形成氮化硅层，所述氮化硅层覆盖了暴露的栅极；氮化硅层刻蚀步骤，用于对所述氮化硅层进行刻蚀，从而在所述多个栅极的侧面形成ー个翼形侧壁结构，并且使得相邻的两个栅极中间的无定性碳层的至少一部分暴露出来；无定性碳层去除步骤，用于在氮化硅层刻蚀步骤之后去除剰余的无定性碳层；以及隔离介质生成步骤，用于在无定性碳层去除步骤之后的栅极结构上形成隔离介质，以形成相邻栅极之间的空气隔离结构。优选地，在上述栅极隔离结构制造方法中，通过利用等离子灰化来执行无定性碳层去除步骤。优选地，在上述栅极隔离结构制造方法中，所述多个栅极是多晶硅、WSi、W、Ti、WN 中的ー种或者几种膜的组合。优选地，在上述栅极隔离结构制造方法中，所述保护层是氮化硅层。优选地，在上述栅极隔离结构制造方法中，所述保护层的厚度是50A 200A。优选地，在上述栅极隔离结构制造方法中，所述氮化硅层的厚度是100A 200A。优选地，在上述栅极隔离结构制造方法中，所述隔离介质是氧化硅。优选地，在上述栅极隔离结构制造方法中，所述多个栅极的侧壁和相邻栅极之间的硅片表面形成有隔离介质层。根据本发明的第二方面，提供了一种根据根据本发明的第一方面所述的栅极隔离结构制造方法制成的栅极隔离结构。根据本发明的第三方面，提供了采用了根据本发明的第三方面所述的栅极隔离结构的半导体器件。根据本发明，无定性碳薄膜的去除可以采取诸如等离子灰化之类的不采用大量酸液的方法，由此避免了大量酸液的存在。
结合附图，并通过參考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图I示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的栅极形成步骤的示图。图2示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的保护层形成步骤的示图。图3示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的无定性碳层形成步骤的示图。图4示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的无定性碳层部分刻蚀步骤的示图。图5示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的氮化硅层形成步骤的示图。图6示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的氮化硅层刻蚀步骤的示图。图7示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的无定性碳层去除步骤的示图。图8示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的隔离介质生成步骤的示图。需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施例方式为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
下面将參考图I至图8来描述根据本发明优选实施例的栅极隔离结构制造方法。具体地说，根据本发明优选实施例的栅极隔离结构制造方法包括栅极形成步骤，用于在衬底I上形成多个栅极，具体地，在本实施例中在衬底I上形成了第一栅极PU第二栅极P2以及第三栅极P3，图I示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的栅极形成步骤的示图。需要说明的是，所形成的栅极的数量并不限于3个，而是可以是任意数量的栅极。例如，栅极可以是多晶硅、WSi、W、Ti、WN中的ー种或者几种膜的组合。保护层形成步骤，用于在形成了所述多个 栅极的硅片表面形成保护层2，例如所述保护层2是氮化硅层，并且，例如保护层2的厚度可以是50A 200A。图2示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的保护层形成步骤的示图。如图2所示，例如在所述多个栅极(第ー栅极P1、第二栅极P2以及第三栅极P3)的表面以及相邻栅极之间的硅片表面形成了保护层2。无定性碳层形成步骤，用于在保护层2上形成无定性碳层3，例如可通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)エ艺来沉积所述无定性碳层3。图3示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的无定性碳层形成步骤的示图。无定性碳层部分刻蚀步骤，用于对所述无定性碳层3进行刻蚀，以便使得所述多个栅极(第一栅极P1、第二栅极P2以及第三栅极P3)的上部暴露出来。即，在无定性碳层部分刻蚀步骤对所述无定性碳层3进行了部分刻蚀，以去除所述无定性碳层3的上部。图4示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的无定性碳层部分刻蚀步骤的示图。氮化硅层形成步骤，用于在暴露了所述多个栅极(第一栅极P1、第二栅极P2以及第三栅极P 3)的上部的结构上形成氮化硅层4，所述氮化硅层4完全覆盖了暴露的栅极。图5示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的氮化硅层形成步骤的示图。例如，氮化硅层的厚度可以是100A 200A。氮化硅层刻蚀步骤，用于对所述氮化硅层4进行刻蚀，从而在所述多个栅极的侧面形成ー个翼形侧壁结构(wing, or spacer) 41,并且使得相邻的两个栅极中间的无定性碳层的至少一部分暴露出来。例如，通过对所述氮化硅层4进行回蚀刻来实现氮化硅层刻蚀步骤。图6示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的氮化硅层刻蚀步骤的示图。无定性碳层去除步骤，用于在氮化硅层刻蚀步骤之后去除剰余的无定性碳层。具体地说，由于相邻的两个栅极中间的无定性碳薄膜的至少一部分暴露出来，所以可以通过暴露部分去除剰余的无定性碳层。例如，可通过利用等离子灰化来执行无定性碳层去除步骤，并且，还可以采用其它不使用大量酸液的エ艺来去除无定性碳层。此外还可以进行湿法清洗。图7示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的无定性碳层去除步骤的示图。隔离介质生成步骤，用于在无定性碳层去除步骤之后的栅极结构上形成隔离介质5，以形成相邻栅极之间的空气隔离结构。所述隔离介质5例如是氧化硅。具体地说，由于所述多个栅极的侧面形成ー个翼形侧壁结构41，所以翼形侧壁结构41上可以承载隔离介质5所形成的层或者薄膜。但是，在隔离介质生成步骤，由于相邻栅极的翼形侧壁结构41之间为了暴露之前的无定性碳层，所以，所形成(例如沉积)的隔离介质5会进入相邻栅极之间的刻蚀出的空间，由此所述多个栅极的侧壁和相邻栅极之间的硅片表面可能形成有隔离介质层51。图8示意性地示出了栅极隔离结构制造方法的隔离介质生成步骤的示图。
由此，可以形成相邻栅极之间的空气隔离结构，具体地说，第一栅极Pl和第二栅极P2之间形成了空气隔离结构61，并且第二栅极P2和第三栅极P3之间形成了空气隔离结构62。空气作为介电常数最小的介质(比真空略大，约为I)，用空气隔离会使得相邻栅极的耦合效应变得非常小。根据本发明实施例，无定性碳薄膜的去除可以采取诸如等离子灰化之类的不采用大量酸液的方法，由此避免了大量酸液的存在。根据本发明的另ー优选实施例，本发明还提供了一种根据所述栅极隔离结构制造方法制成的栅极隔离结构。此外，根据本发明的另ー优选实施例，本发明还提供了采用了所述栅极隔离结构的半导体器件。可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述掲示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对 以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种栅极隔离结构制造方法，其特征在于包括 栅极形成步骤，用于在衬底上形成多个栅极； 保护层形成步骤，用于在形成了所述多个栅极的硅片表面形成保护层； 无定性碳层形成步骤，用于在保护层上形成无定性碳层； 无定性碳层部分刻蚀步骤，用于对所述无定性碳层进行刻蚀，以便使得所述多个栅极的上部暴露出来； 氮化硅层形成步骤，用于在暴露了所述多个栅极的上部的结构上形成氮化硅层，所述氮化硅层覆盖了暴露的栅极； 氮化硅层刻蚀步骤，用于对所述氮化硅层进行刻蚀，从而在所述多个栅极的侧面形成一个翼形侧壁结构，并且使得相邻的两个栅极中间的无定性碳层的至少一部分暴露出来；无定性碳层去除步骤，用于在氮化硅层刻蚀步骤之后去除剩余的无定性碳层；以及隔离介质生成步骤，用于在无定性碳层去除步骤之后的栅极结构上形成隔离介质，以形成相邻栅极之间的空气隔离结构。
2.根据权利要求I所述的栅极隔离结构制造方法，其特征在于，通过利用等离子灰化来执行无定性碳层去除步骤。
3.根据权利要求I或2所述的栅极隔离结构制造方法，其特征在于，所述多个栅极是多晶硅、WSi、W、Ti、WN中的一种或者几种膜的组合。
4.根据权利要求I或2所述的栅极隔离结构制造方法，其特征在于，所述保护层是氮化娃层。
5.根据权利要求I或2所述的栅极隔离结构制造方法，其特征在于，所述保护层的厚度是 50A 200A。
6.根据权利要求I或2所述的栅极隔离结构制造方法，其特征在于，所述氮化硅层的厚度是IOOA 200A。
7.根据权利要求I或2所述的栅极隔离结构制造方法，其特征在于，所述隔离介质是氧化硅。
8.根据权利要求I或2所述的栅极隔离结构制造方法，其特征在于，所述多个栅极的侧壁和相邻栅极之间的硅片表面形成有隔离介质层。
9.一种根据权利要求I至8之一所述的栅极隔离结构制造方法制成的栅极隔离结构。
10.一种采用了根据权利要求9所述的栅极隔离结构的半导体器件。
全文摘要
本发明提供了一种栅极隔离结构制造方法、栅极隔离结构以及半导体器件。根据本发明的栅极隔离结构制造方法包括在衬底上形成多个栅极；在形成了所述多个栅极的硅片表面形成保护层；在保护层上形成无定性碳层；对所述无定性碳层进行刻蚀，以便使得所述多个栅极的上部暴露出来；在暴露了所述多个栅极的上部的结构上形成氮化硅层，所述氮化硅层覆盖了暴露的栅极；对所述氮化硅层进行刻蚀，从而在所述多个栅极的侧面形成一个翼形侧壁结构，并且使得相邻的两个栅极中间的无定性碳层的至少一部分暴露出来；在氮化硅层刻蚀步骤之后去除剩余的无定性碳层；以及在无定性碳层去除步骤之后的栅极结构上形成隔离介质，以形成相邻栅极之间的空气隔离结构。
文档编号H01L27/088GK102683263SQ201210170339
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者肖海波 申请人:上海华力微电子有限公司