柵極結(jié)構(gòu)、其制作方法及閃存器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及半導(dǎo)體集成電路的技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種柵極結(jié)構(gòu)、其制作方法及閃存器件。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，通常需要在半導(dǎo)體器件中設(shè)置具有層疊結(jié)構(gòu)的柵極結(jié)構(gòu)(由依次設(shè)置于襯底上的第一柵極、介電材料層和第二柵極構(gòu)成)，以提高半導(dǎo)體器件的性能。然而，隨著半導(dǎo)體器件的集成度越來越高，半導(dǎo)體器件中的柵極結(jié)構(gòu)越來越小，導(dǎo)致柵極結(jié)構(gòu)中第一柵極和第二柵極的耦合比例下降，進而導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的性能下降。比如，在閃存器件(flashmemory device)中,柵極結(jié)構(gòu)(包括浮柵、介質(zhì)材料和控制柵)的尺寸越小，浮柵和控制柵之間的耦合比例越小，使得閃存器件具有更高的工作電壓和能耗。
[0003]圖1示出了現(xiàn)有柵極結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有柵極結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置于襯底10'上的第一柵極30'、介電材料層50'和第二柵極60'，且第一柵極30'和第二柵極60'具有齊平的上表面。其中，第一柵極30'和襯底10'之間設(shè)置有隧穿氧化物層20'，例如S12層。同時，襯底10'中設(shè)置有隔離結(jié)構(gòu)40'，隔離結(jié)構(gòu)40'靠近第一柵極30'的側(cè)面與第一柵極30'的側(cè)面相連，且第二柵極60'覆蓋于隔離結(jié)構(gòu)40'和介電材料層50'的上表面上。
[0004]上述柵極結(jié)構(gòu)中，第一柵極30'和第二柵極60'具有齊平的上表面，使得第一柵極30'和第二柵極60'之間的耦合比例較小，進而降低了器件的性能。目前，技術(shù)人員嘗試通過增大柵極結(jié)構(gòu)的尺寸以增大其耦合比例。然而，柵極結(jié)構(gòu)的尺寸的增大會降低半導(dǎo)體器件的集成度，進而限制半導(dǎo)體器件的進一步發(fā)展。針對上述問題，目前還沒有有效的解決方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請旨在提供一種柵極結(jié)構(gòu)、其制作方法及閃存器件，以提高柵極結(jié)構(gòu)中第一柵極和第二柵極之間的耦合比例。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝艘环N柵極結(jié)構(gòu)，該柵極結(jié)構(gòu)包括:第一柵極，包括中間柵極部和外側(cè)柵極部，中間柵極部的兩側(cè)側(cè)面與外側(cè)柵極部的部分側(cè)面相連，且外側(cè)柵極部靠近中間柵極部的側(cè)面呈臺階狀；介電材料層，設(shè)置于第一柵極的上表面上，介電材料層的上表面與第一柵極的上表面相對應(yīng)；第二柵極，設(shè)置于介電材料層的上表面上，第二柵極具有齊平的上表面。
[0007]進一步地，第一柵極設(shè)置于襯底上，且第一柵極和襯底之間設(shè)置有隧穿氧化物層。
[0008]進一步地，襯底中設(shè)置有隔離結(jié)構(gòu)，隔離結(jié)構(gòu)靠近外側(cè)柵極部的側(cè)面與外側(cè)柵極部的側(cè)面相連，且第二柵極設(shè)置于隔離結(jié)構(gòu)和介電材料層的上表面上。
[0009]進一步地，第一柵極和第二柵極的材料為多晶硅，介電材料層為ONO層。
[0010]本申請還提供了一種上述柵極結(jié)構(gòu)的制作方法，該制作方法包括:形成包括中間柵極部和外側(cè)柵極部的第一柵極，且中間柵極部的兩側(cè)側(cè)面與外側(cè)柵極部的部分側(cè)面相連，外側(cè)柵極部靠近中間柵極部的側(cè)面呈臺階狀；在第一柵極的上表面上形成上表面與第一柵極的上表面相對應(yīng)的介電材料層；在介電材料層的上表面上形成具有齊平的上表面的第二柵極。
[0011]進一步地，在形成第一柵極的步驟中，第一柵極形成于襯底上，且第一柵極和襯底之間形成有隧穿氧化物層。
[0012]進一步地，形成第一柵極和隧穿氧化物層的步驟包括:在襯底上依次形成氧化物層和第一柵極材料層，以及在第一柵極材料層的部分表面上依次形成第一掩膜層和寬度大于第一掩膜層的寬度的第二掩膜層；形成覆蓋第一柵極材料層、第一掩膜層和第二掩膜層的第二柵極材料層；刻蝕第二柵極材料層和第一柵極材料層以形成第一柵極，并刻蝕氧化物層以形成隧穿氧化物層；刻蝕去除第一掩膜層和第二掩膜層。
[0013]進一步地，形成第一柵極和隧穿氧化物層的步驟包括:在襯底上依次形成氧化物層和第一柵極材料層，以及在第一柵極材料層的部分表面上依次形成第一掩膜層和寬度大于第一掩膜層的寬度的第二掩膜層；刻蝕第一柵極材料層，以使第一柵極材料層的寬度等于第二掩膜層的寬度；形成覆蓋氧化物層、第一柵極材料層、第一掩膜層和第二掩膜層的第二柵極材料層；刻蝕第二柵極材料層以形成第一柵極，并刻蝕氧化物層以形成隧穿氧化物層；刻蝕去除第一掩膜層和第二掩膜層。
[0014]進一步地，形成氧化物層、第一柵極材料層、第一掩膜層和第二掩膜層的步驟包括:在襯底上依次沉積氧化物層、第一柵極材料層、第一掩膜材料層和第二掩膜材料層；順序刻蝕第二掩膜材料層和第一掩膜材料層，以形成第二掩膜層；刻蝕剩余的第一掩膜材料層的兩側(cè)側(cè)面，以形成第一掩膜層。
[0015]進一步地，刻蝕氧化物層以形成隧穿氧化物層的步驟之后，沿隧穿氧化物的側(cè)面刻蝕襯底以在襯底中形成淺溝槽，并在淺溝槽中形成上表面與第二柵極材料層的上表面齊平的隔離物質(zhì)層，淺溝槽和隔離物質(zhì)層構(gòu)成隔離結(jié)構(gòu)。
[0016]進一步地，在刻蝕去除第一掩膜層和第二掩膜層的步驟中，同時刻蝕去除部分隔尚物質(zhì)層。
[0017]進一步地，第一掩膜層為S12層,第二掩膜層為SiN層,隔離物質(zhì)層為S12層。
[0018]本申請還提供了一種閃存器件，包括襯底，設(shè)置于襯底的表面上的隧穿氧化物層，以及設(shè)置于隧穿氧化物層的表面上的柵極結(jié)構(gòu)，其中，柵極結(jié)構(gòu)為本申請?zhí)峁┑纳鲜鰱艠O結(jié)構(gòu)。
[0019]進一步地，柵極結(jié)構(gòu)中的第一柵極為浮柵，柵極結(jié)構(gòu)中的第二柵極為控制柵。
[0020]應(yīng)用本申請的技術(shù)方案，本申請?zhí)峁┝艘环N包括依次設(shè)置的第一柵極、介電材料層和第二柵極的柵極結(jié)構(gòu)，且第一柵極包括中間柵極部和外側(cè)柵極部，中間柵極部的兩側(cè)側(cè)面與外側(cè)柵極部的部分側(cè)面相連，外側(cè)柵極部靠近中間柵極部的側(cè)面呈臺階狀。由于第一柵極中的外側(cè)柵極部靠近中間柵極部的側(cè)面呈臺階狀，使得第一柵極的外表面面積得以增大，從而提高了第一柵極和第二柵極之間的耦合比例，進而提高了器件的性能。
【附圖說明】
[0021]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0022]圖1示出了現(xiàn)有柵極結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2示出了本申請實施方式所提供的柵極結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3示出了本申請實施方式所提供的柵極結(jié)構(gòu)的制作方法的流程示意圖；
[0025]圖4示出了在本申請實施方式所提供的柵極結(jié)構(gòu)的制作方法中，在襯底上依次沉積氧化物層、第一柵極材料層、第一掩膜材料層和第二掩膜材料層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5示出了順序刻蝕圖4所示的第二掩膜材料層和第一掩膜材料層，以形成第二掩膜層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6示出了刻蝕圖5所示的第一掩膜材料層的兩側(cè)側(cè)面，以形成寬度小于所述第二掩膜層的寬度的第一掩膜層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7示出了形成覆蓋圖6所示的第一柵極材料層、第一掩膜層和第二掩膜層的第二柵極材料層，并刻蝕第二柵極材料層和第一柵極材料層以形成第一柵極后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖8示出了沿圖7所示的第一柵極的側(cè)面刻蝕氧化物層和襯底以在襯底中形成淺溝槽，并將剩余氧化物層作為隧穿氧化物層，以及在淺溝槽中形成上表面與第二柵極材料層的上表面齊平的隔離物質(zhì)層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖9示出了刻蝕去除圖8所示的第一掩膜層和第二掩膜層，同時刻蝕去除部分隔離物質(zhì)層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0031]圖10示出了在圖9所示的第一柵極的上表面上形成上表面與第一柵極的上表面相對應(yīng)的介電材料層，并在介電材料層的上表面上形成具有齊平的上表面的第二柵極后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0032]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本申請。
[0033]需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述【具體實施方