[发明专利]一种闪存器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种闪存器件及其制造方法。

背景技术

随着计算机技术的飞速发展，对半导体存储器件的性能也提出了更高的要求。用于存储数据的半导体存储器件可以分为挥发性存储器件和非挥发性存储器件两大类。挥发性存储器件在供电中断后将失去存储数据，而非挥发性存储器件在供电中断后仍然能够保留其中的存储数据。闪存(FlashMemory)是一种从可擦写可编程只读存储器(EPROM)和电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)发展而来的非挥发性存储集成电路，属于一次性可编程(OTP)设备，其主要优点是工作速度快、单元面积小、集成度高、可靠性好等，在智能卡、微控制器等领域具有广泛的应用前景。

近年来，在半导体制作工艺中逐渐开始采用以Hf元素为基础的高K材料代替以往的二氧化硅作为栅介质层，不仅极大地提高了半导体器件的工作性能，还减小了电流浪费和能量损失，使得半导体制作工艺取得了巨大进步。

但是，当传统的利用互补金属氧化物(CMOS)制作成闪存的工艺中引入高K介质金属栅工艺时，由于在高K介质金属栅工艺中形成的金属栅中存储的数据不易被电流擦除，因此极大地影响了闪存的可擦写性能，使得这种闪存无法重复多次读写，从而使高K介质金属栅工艺应用到一次可编程(OTP)设备的制作工艺上时遇到了很大的挑战。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是要提供一种与高K介质金属栅工艺相兼容的半导体结构及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种闪存器件，包括：半导体衬底；形成于所述半导体衬底上的闪存区；其中，所述闪存区包括：第一掺杂阱，所述第一掺杂阱内通过隔离区分为第一区和第二区，所述第二区内掺杂了与所述第一掺杂阱的导电性能相反的杂质；形成于所述第一掺杂阱上的高k栅介质层；形成于所述高k栅介质层上的金属层。

本发明的有益效果是，该闪存器件在晶体管区的金属栅堆叠中包括多晶硅层，实现了高K介质金属栅与可擦写闪存之间的兼容，使得高K介质金属栅能够应用到一次性可编程(OTP)设备中，提高了闪存的工作性能。

相应地，本发明还提供了一种闪存器件的制造方法，包括以下步骤：提供半导体衬底，在所述衬底上形成闪存区，所述闪存区包括第一掺杂阱，所述第一掺杂阱内通过隔离区分为第一区和第二区，所述第二区内掺杂了与所述第一掺杂阱的导电性能相反的杂质；在所述第一掺杂阱上形成高k栅介质层和金属层。

根据本发明的制造闪存的方法实现了与高K介质金属栅工艺的互相兼容。由于闪存的浮栅和晶体管的金属栅极采用相同的材料和层叠结构，因此在同一个衬底上分别形成闪存和晶体管的方法中将会采用很多相同的步骤，极大地简化了工艺流程，提高了生产效率和产品的一致性，从而为大规模工业生产提供了有利条件。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的实施例的闪存器件的示意图；

图2至图11是根据本发明的实施例的闪存器件的制造方法中间步骤的器件结构剖面图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的闪存器件在晶体管区使用金属栅电极层，不但能够克服按照高K介质金属栅工艺制作的金属栅极电擦写性能不理想的缺点，而且可以将闪存和晶体管的制作工艺统一起来，简化了制作步骤，提高了生产效率，使得由高K介质金属栅工艺制作而成的闪存能够应用于OTP设备中。为了能够更清楚地理解本发明的思想，以下将以具体实施例进行详细介绍：

图1示出的是本发明的闪存器件。该器件以体硅(bulk wafer)衬底为例，其包括衬底300；形成于衬底300中的闪存区100，所述闪存区包括第一掺杂阱101，所述第一掺杂阱内通过隔离区(如图1所述的STI，浅沟槽隔离)分为第一区101-1和第二区101-2，所述第二区101-2内掺杂了与所述第一掺杂阱的导电性能相反的杂质；形成于所述第一掺杂阱上的高k栅介质层103；形成于所述高k栅介质层上的金属层104。