半导体结构的形成方法与流程
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。
背景技术：
1、nor flash是一种非易失闪存技术，nor flash的特点是芯片内执行(execute inplace，简称xip)，这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统ram中，nor flash具有很高的传输效率。
2、然而，现有工艺制造的nor flash器件仍然会存在一些潜在的问题或瓶颈。
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，以改善nor flash器件的性能。
2、为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底；在衬底表面形成缓冲层；在缓冲层上形成硬掩膜结构，所述硬掩膜结构内具有若干平行于第一方向的第一凹槽，所述第一凹槽暴露出缓冲层表面，所述第一方向平行于衬底表面；以所述硬掩膜结构为掩膜刻蚀所述缓冲层和衬底，在第一凹槽底部的衬底内形成隔离凹槽；在所述第一凹槽内和隔离凹槽内形成初始隔离结构；形成初始隔离结构之后，去除所述硬掩膜结构，在初始隔离结构之间形成若干第二凹槽，所述第二凹槽暴露出缓冲层表面；在第二凹槽侧壁的初始隔离结构表面形成保护层，所述保护层的材料与所述缓冲层的材料不同；形成保护层之后，去除所述第二凹槽底部的缓冲层；去除所述缓冲层之后，在所述第二凹槽内形成浮栅极结构，所述浮栅极结构暴露处所述初始隔离结构顶部表面。
3、可选的，所述第一凹槽在第二方向上的宽度大于所述第一凹槽底部的隔离结构在第二方向上的宽度，所述第二方向平行于衬底表面，且与所述第一方向垂直。
4、可选的，在所述第一凹槽内和隔离凹槽内形成初始隔离结构之前，还包括：去除所述第一凹槽侧壁的部分硬掩膜结构。
5、可选的，去除所述第一凹槽侧壁的部分硬掩膜结构的工艺包括湿法刻蚀工艺。
6、可选的，去除所述第二凹槽底部的缓冲层的工艺对所述缓冲层的刻蚀速率大于对所述保护层的刻蚀速率。
7、可选的，去除所述第二凹槽底部的缓冲层的工艺包括湿法刻蚀工艺。
8、可选的，所述缓冲层的材料包括介电材料，所述介电材料包括氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮碳化硅和氮碳氧化硅中的一种或多种的组合；所述保护层的材料包括介电材料，所述介电材料包括氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮碳化硅和氮碳氧化硅中的一种或多种的组合。
9、可选的，所述缓冲层的材料包括氧化硅；所述保护层的材料包括氮化硅。
10、可选的，所述浮栅极结构包括：位于第二凹槽底部表面的隧穿氧化层，以及位于隧穿氧化层上的浮栅极层。
11、可选的，在所述第二凹槽内形成浮栅极结构的方法包括：去除所述第二凹槽底部的缓冲层之后，去除所述保护层；去除所述保护层之后，在第二凹槽内形成隧穿氧化材料层以及位于隧穿氧化材料层上的浮栅极材料层；平坦化所述浮栅极材料层和隧穿氧化材料层，直至暴露出初始隔离结构顶部表面，在第二凹槽内形成隧穿氧化层和位于隧穿氧化层上的浮栅极层。
12、可选的，去除所述保护层的工艺包括湿法刻蚀工艺。
13、可选的，还包括：在所述浮栅极结构顶部表面和侧壁表面形成控制栅结构，所述控制栅结构横跨所述浮栅极结构；所述控制栅结构包括栅介质层和位于栅介质层上的控制栅极层。
14、可选的，所述控制栅结构的形成方法包括：形成浮栅极结构之后，去除浮栅极结构侧壁的初始隔离结构，暴露出所述浮栅极结构侧壁表面和顶部表面，并形成位于隔离凹槽内的隔离结构；在浮栅极结构侧壁表面和顶部表面、以及隔离结构顶部表面形成栅介质层；在栅介质层上形成控制栅极层，所述控制栅极层平行于第二方向，所述第二方向平行于衬底表面，且所述第二方向与第一方向垂直。
15、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
16、本发明的技术方案，通过在第二凹槽的初始隔离结构表面形成保护层，再去除第二凹槽底部的缓冲层。由于所述保护层的材料与所述缓冲层的材料不同，从而在去除所述缓冲层时，所述保护层能够保护所述初始隔离结构侧壁表面不受损伤，从而所述初始隔离结构的宽度损失较小，能够精确控制初始隔离结构的宽度，从而控制精确控制浮栅极结构的尺寸及间距，避免浮栅极结构间距太小导致可靠性下降的问题，降低工艺偏差。
17、进一步，去除所述保护层之后，在第二凹槽内形成浮栅极结构。由于所述初始隔离结构的宽度损失较小，从而在去除所述保护层之后能够对所述初始隔离结构的宽度进行再次调整，控制精确控制浮栅极结构的尺寸及间距，工艺可调性较强。
18、进一步，在所述第一凹槽内和隔离凹槽内形成初始隔离结构之前，还去除所述第一凹槽侧壁的部分硬掩膜结构，使得后续形成的初始隔离结构在衬底上的宽度更大，后续能通过调整初始隔离结构精确控制浮栅极结构的尺寸及间距，避免浮栅极结构间距太小导致可靠性下降的问题。
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，所述第一凹槽在第二方向上的宽度大于所述第一凹槽底部的隔离结构在第二方向上的宽度，所述第二方向平行于衬底表面，且与所述第一方向垂直。
3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述第一凹槽内和隔离凹槽内形成初始隔离结构之前，还包括：去除所述第一凹槽侧壁的部分硬掩膜结构。
4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述第一凹槽侧壁的部分硬掩膜结构的工艺包括湿法刻蚀工艺。
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，去除所述第二凹槽底部的缓冲层的工艺对所述缓冲层的刻蚀速率大于对所述保护层的刻蚀速率。
6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述第二凹槽底部的缓冲层的工艺包括湿法刻蚀工艺。
7.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述缓冲层的材料包括介电材料，所述介电材料包括氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮碳化硅和氮碳氧化硅中的一种或多种的组合；所述保护层的材料包括介电材料，所述介电材料包括氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮碳化硅和氮碳氧化硅中的一种或多种的组合。
8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述缓冲层的材料包括氧化硅；所述保护层的材料包括氮化硅。
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，所述浮栅极结构包括：位于第二凹槽底部表面的隧穿氧化层，以及位于隧穿氧化层上的浮栅极层。
10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述第二凹槽内形成浮栅极结构的方法包括：去除所述第二凹槽底部的缓冲层之后，去除所述保护层；去除所述保护层之后，在第二凹槽内形成隧穿氧化材料层以及位于隧穿氧化材料层上的浮栅极材料层；平坦化所述浮栅极材料层和隧穿氧化材料层，直至暴露出初始隔离结构顶部表面，在第二凹槽内形成隧穿氧化层和位于隧穿氧化层上的浮栅极层。
11.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述保护层的工艺包括湿法刻蚀工艺。
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，还包括：在所述浮栅极结构顶部表面和侧壁表面形成控制栅结构，所述控制栅结构横跨所述浮栅极结构；所述控制栅结构包括栅介质层和位于栅介质层上的控制栅极层。
13.如权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述控制栅结构的形成方法包括：形成浮栅极结构之后，去除浮栅极结构侧壁的初始隔离结构，暴露出所述浮栅极结构侧壁表面和顶部表面，并形成位于隔离凹槽内的隔离结构；在浮栅极结构侧壁表面和顶部表面、以及隔离结构顶部表面形成栅介质层；在栅介质层上形成控制栅极层，所述控制栅极层平行于第二方向，所述第二方向平行于衬底表面，且所述第二方向与第一方向垂直。
技术总结
一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底；在衬底表面形成缓冲层；在缓冲层上形成硬掩膜结构，所述硬掩膜结构内具有若干平行于第一方向的第一凹槽；以硬掩膜结构为掩膜刻蚀缓冲层和衬底，在第一凹槽底部的衬底内形成隔离凹槽；在第一凹槽内和隔离凹槽内形成初始隔离结构；形成初始隔离结构之后，去除硬掩膜结构，在初始隔离结构之间形成若干第二凹槽；在第二凹槽侧壁的初始隔离结构表面形成保护层，保护层的材料与缓冲层的材料不同；去除第二凹槽底部的缓冲层；在第二凹槽内形成浮栅极结构，浮栅极结构暴露处初始隔离结构顶部表面。所述方法形成的半导体结构性能得到改善。
技术研发人员：乔春羽,马德敬
受保护的技术使用者：中芯国际集成电路制造(北京)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5