[发明专利]一种空气间隙的形成方法及半导体器件

说明书

本发明公开了一种空气间隙的形成方法，包括：在衬底上形成存储区结构；然后在存储区结构之间沉积中间介质层，在中间介质层之间形成栅极间隙；最后在中间介质层及栅极间隙远离衬底的一侧沉积层间介电层，以形成空气间隙。相比于现有技术中在存储区结构之间沉积薄膜层，移除薄膜层形成栅极间隙，然后沉积层间介电层以形成空气间隙的方法，现有技术形成的空气间隙的宽度为两个存储区结构之间的距离，本发明在存储区结构之间先沉积中间介质层，形成的空气间隙的宽度为中间介质层之间的距离，中间介质层减小了空气间隙的大小，使得空气间隙的大小可控。由此，存储器件的形状也更均匀，半导体器件的均匀性更好。本发明还提供一种性能更好的半导体器件。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种空气间隙的形成方法及半导体器件。

背景技术

目前的半导体产业中，集成电路产品主要可以分为三大类型：数字电路、模拟电路、数模混合电路，其中，存储器是数字电路中的一个非常重要的类型。近年来，随着半导体工艺的发展，在存储器方面已经开发出了快闪存储器(flash memory)等存取速度很快的存储器。因为快闪存储器可多次进行信息存入、读取和擦除等动作，且具有掉电保护的特性，因此已经广泛应用于电子设备中。而NAND(与非门)快速存储器作为快速存储器的代表，也因为其存储容量大、性能高的特点，广泛应用于读/写要求较高的领域。

NAND快速存储器的半导体衬底上通常包括存储区和外围电路区，在存储区中形成有存储区结构，存储区结构包括字线(WL)和选择栅，在外围区中形成有栅极(gate)。字线(WL)是条状分布的多晶硅栅极阵列。而随着半导体集成电路工艺的快速发展，半导体器件的集成度日益增加，字线之间的干扰问题普遍存在于NAND快速存储器中。并且，干扰越大，器件的循环周期以及读写次数就越小。

为降低字线之间的干扰,现有技术采用了在字线之间形成空气间隙(air gap)的方式。具体的，现有技术中，在衬底上通过沉积和刻蚀形成栅极沟槽和浮栅、控制栅堆叠的栅极结构，即字线；接着沉积薄膜层；然后移除栅极结构顶部的薄膜层，并沉积金属硅化物；最后覆盖栅极结构和衬底形成氧化层。

现有技术中的方法虽然能够在字线之间形成栅极间隙，然后在栅极间隙上沉积层间介电层以形成空气间隙，但这种方法形成的空气间隙的宽度为两个存储区结构之间的距离，空气间隙较大，且存储区结构之间没有任何结构做保护和过渡。因此，在接下来的工艺中会出现误将存储区结构刻蚀的现象等等，使存储区结构的均匀性降低，进而影响半导体器件的工作效率、降低半导体器件的性能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中，半导体器件性能不佳的问题。本发明提供了一种空气间隙的形成方法以及用这种方法制备空气间隙得到的半导体器件，可提高半导体器件的性能。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种空气间隙的形成方法，其特征在于，包括：在衬底上形成若干间隔设置的存储区结构，存储区结构包括存储单元和/或选择栅；在存储区结构之间沉积中间介质层，并在中间介质层之间形成栅极间隙；在中间介质层及栅极间隙远离衬底的一侧沉积层间介电层，以形成空气间隙。

采用上述方案，通过在存储区结构之间沉积中间介质层并形成栅极间隙，并在中间介质层及栅极间隙远离衬底的一侧沉积层间介电层的方法形成空气间隙，降低了存储器件字线之间的干扰，能够增加存储器件的读写次数和运行周期；并且，空气间隙的形成，由于空气的介电常数小，会使字线之间的电容减小，从而降低电路的电力消耗。进一步地，相比于现有技术中在存储区结构之间沉积薄膜层，移除薄膜层形成栅极间隙，然后沉积层间介电层以形成空气间隙的方法，现有技术形成的空气间隙的宽度为两个存储区结构之间的距离，本发明在存储区结构之间先沉积中间介质层，形成的空气间隙的宽度为中间介质层之间的距离，中间介质层的设置减小了空气间隙的大小，并且使得空气间隙的大小可控。由此，存储器件的形状也更均匀，半导体器件的均匀性更好，运行速度也更快。