半导体结构和制造半导体结构的方法_3

文档序号:9732232阅读:来源:国知局
留。
[0039]如图5中展示,可移除顶部氧化物部分105c和底部氧化物部分105a使得所得控制栅极凹陷部302具有高度1^2,其大于控制栅极凹陷部301的原始高度U。所移除的氧化物材料105的量、控制栅极凹陷部302的高度L2和控制栅极凹陷部302的轮廓可通过各种因素来控制,其包含但不限于,氧化物材料105的每一氧化物部分的密度、氧化物材料105中的每一氧化物部分的厚度或蚀刻类型和条件。控制栅极凹陷部302的高度和轮廓可取决于氧化物材料105中的每一氧化物部分的密度,如参考图6A到6D更详细展示和论述。
[0040]图6A到6D为图5中标记为W的区域的放大视图。在图6A中,氧化物材料105包含顶部氧化物部分105c、中间氧化物部分105b和底部氧化物部分105a,其中顶部氧化物部分105c和底部氧化物部分105a的密度实质上相同,并且中间氧化物部分105b的密度高于顶部氧化物部分105c和底部氧化物部分105a的密度。一个氧化物材料105的顶部氧化物部分105c和另一氧化物材料105的底部氧化物部分105a界定每一控制栅极凹陷部301的边界。因为邻近控制栅极凹陷部301的顶部氧化物部分105c和底部氧化物部分105a具有大约相同的密度,所以这些材料的部分以实质上相同速率被移除,而其它暴露材料(包含中间氧化物部分105b)以实质上较慢速率被移除。因此,顶部氧化物部分105c和底部氧化物部分105a在垂直方向上的移除量实质上相同。然而,除中间氧化物部分105b之外,上覆在控制栅极材料108上或下伏在控制栅极材料108下的顶部氧化物部分105c和底部氧化物部分105a的部分可保持在原位。虽然还可在水平方向上移除氧化物材料105的部分(这导致临界尺寸(CD)的损失),但可通过适当选择开口 200的初始CD来补偿CD损失。因此,与对图6B中的结构的氧化物材料105的水平蚀刻相比,对图6A中的结构的氧化物材料105的水平蚀刻可在对CD具有较少影响的情况下发生。期望最小化临界尺寸的损失以符合设计规则/要求,且因此确保实现所要装置性能。
[0041 ]因此,可通过适当选择氧化物材料105中的氧化物部分(例如,105a、105b、105c)的类型和密度、每一氧化物部分的厚度、蚀刻条件和其它各种已知因素来控制控制栅极凹陷部302的尺寸、高度和轮廓。
[0042]虽然图2到5已在上文描述和说明为包含顶部氧化物部分105a、中间氧化物部分105b和底部氧化物部分105c(其中顶部氧化物部分105a和底部氧化物部分105b具有低于中间氧化物部分105b的密度),但可取决于半导体结构100的预期用途使用其它配置和其它相对密度的氧化物部分。在其它实施例中且如下文更详细解释,氧化物材料105可包含具有不同密度的单个氧化物部分或两个氧化物部分。
[0043]图6B,氧化物材料105包含跨越氧化物材料105的高度具有实质上相同密度的实质上均匀氧化物材料,这在进一步处理步骤之后提供图1的半导体结构。在图5的湿式蚀刻工艺期间,可在水平方向(展示为箭头“H”)和垂直方向(展示为箭头“V”)上移除氧化物材料105的一部分,使得控制栅极凹陷部302的高度。大于高度U。因为堆叠110中氧化物材料105由具有单一密度的氧化物材料制成,所以垂直方向上的移除量和水平方向上的移除量实质上相同。
[0044]在图6C中,氧化物材料105包含氧化物部分105d上的氧化物部分105a,其中氧化物部分105a具有低于氧化物部分105d的密度。氧化物材料105的氧化物部分105d与邻近控制栅极108的上边界直接接触,而氧化物部分105a与邻近控制栅极108的下边界直接接触。因为氧化物部分105a具有低于氧化物部分105d的密度,所以氧化物部分105a在暴露于相同蚀刻化学过程时可以比氧化物部分105d快的速率被移除。因此,当暴露于相同蚀刻化学过程时,邻近控制栅极凹陷部302的氧化物部分105a、105d在垂直方向上的蚀刻量不相同。如所展示,归因于氧化物部分105a、105d的不同密度,氧化物部分105a在垂直方向上的蚀刻比氧化物部分105d在垂直方向上的蚀刻快。
[0045]在图6D中,氧化物材料105包含氧化物部分105a上的氧化物部分105d,其中氧化物部分105a具有低于氧化物部分105d的密度。氧化物材料105的氧化物部分105a与邻近控制栅极108的上边界直接接触,而氧化物部分105d与邻近控制栅极108的下边界直接接触。因为氧化物部分105a具有低于氧化物部分105d的密度,所以氧化物部分105a在暴露于相同蚀刻化学过程时以比氧化物部分105d快的速率被移除。因此,当暴露于相同蚀刻化学过程时,邻近控制栅极凹陷部302的氧化物部分105a、105d在垂直方向上的蚀刻量不相同。如所展示,归因于氧化物部分105a、105d的不同密度,氧化物部分105a在垂直方向上的蚀刻比氧化物部分105d在垂直方向上的蚀刻快。
[0046]在一些实施例中,氧化物材料105可包含顶部氧化物部分105c、中间氧化物部分105b和底部氧化物部分105a,其中顶部氧化物部分105c的密度和底部氧化物部分105a的密度实质上相同,并且顶部氧化物部分105c和底部氧化物部分105a的密度可低达中间氧化物部分105b的密度的大约6分之一(S卩,致密程度为6分之一)。
[0047]在一些实施例中,氧化物材料105可包含顶部氧化物部分105c、中间氧化物部分105b和底部氧化物部分105a,其中顶部氧化物部分105c的密度从为中间氧化物部分105的密度的大约6分之一(S卩,致密程度为6分之一)到比中间氧化物部分105b的密度高大约2倍(即,致密程度高2倍),并且底部氧化物部分105a的密度从为中间氧化物部分105b的密度的大约6分之一(S卩,致密程度为6分之一)到比中间氧化物部分105b的密度高大约2倍(S卩,致密程度高2倍)。顶部部分105c的密度和底部部分105a的密度可或可不彼此相同。
[0048]现参考图7到9,电荷阻挡材料(例如,互聚电介质(IH))材料)可形成在控制栅极凹陷部302的暴露表面和半导体结构100的开口 200的侧壁和底板上以提供图9的半导体结构。在本发明的一个实施例中,电荷阻挡材料为包含电介质材料411、412和413的互聚电介质(IPD)材料。在一个实施例中,电荷阻挡材料为由氧化物411 -氮化物412-氧化物413 (0N0)材料组成的互聚电介质(iro)材料。
[0049]在图7中,第一电介质材料411(例如,氧化物材料)可选择性地形成在控制栅极材料108的侧壁上。作为非限制性实例,第一电介质材料411可包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其它高k绝缘材料。
[0050]在一个实施例中,第一电介质材料411可为氧化硅。可使用用于形成电介质材料的任何常规方法。作为非限制性实例,可通过化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)或其组合形成电介质材料。为选择性地形成第一电介质材料411,第一电介质材料411可生长在控制栅极材料108上。在一个实施例中,可通过原位蒸汽生成(ISSG)工艺、物理气相沉积(PVD)、炉生长(扩散)或其组合在控制栅极材料108的暴露表面上生长第一电介质材料411。
[0051 ]在图8中,第二电介质材料412 (例如,氮化物材料)实质上共形地形成在氧化物材料105的暴露表面、控制栅极凹陷部302中的第一电介质材料411、蚀刻停止材料104和控制栅极材料103的暴露表面上。在一些实施例中,第二电介质材料412为氮化娃。可使用用于形成氮化物材料的任何常规方法,且因此未在本文中详细描述所述方法。
[0052]第三电介质材料413可实质上共形地形成在第二电介质材料412上,从而提供图9的半导体结构100。可使用用于形成第三电介质材料413的任何常规方法,例如,化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)或其组合。第三电介质材料413可包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其它高k绝缘材料。在一些实施例中,第三电介质材料413为氧化硅。第一和第三电介质材料411、413可经独立选择使得使用相同或不同氧化物材料。取决于所选择的材料,互聚电介质(IPD)材料可至少在开口 200的侧壁上接近控制栅极凹陷部303的区域上包含第一电介质氧化物材料411-第二电介质氮化物材料412-第一电介质氧化物材料413的氧化物-氮化物-氧化物(0N0)材料。IΗ)材料(411、412、413)可占据控制栅极凹陷部303中的区域,使得所得控制栅极凹陷部的高度L3实质上等于邻近控制栅极材料108的高度Li ο
[0053]参考图10,浮动栅极材料
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