[发明专利]避免层间介质填充过程中形成缝隙的方法

说明书

本发明提供了一种避免层间介质填充过程中形成缝隙的方法，包括：提供一包括存储区和外围区的衬底，在所述存储区形成至少两个栅极结构；形成侧墙于所述存储区的栅极结构的侧壁上；形成第一层间介质于所述衬底上，所述第一层间介质填充进所述存储区的栅极结构之间，其中，所述存储区的栅极结构之间填充的所述第一层间介质中存在缝隙；蚀刻去除部分所述第一层间介质，仅保留所述存储区的所述栅极结构之间的下部的所述第一层间介质；形成第二层间介质于所述衬底上，所述第二层间介质填充进所述存储区的所述栅极结构之间。本发明的技术方案使得在空气间隙形成工艺的过程中不会有介质材料残留，以避免介质材料残留对最终器件对应位置的电容耦合干扰。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺领域，特别涉及一种避免层间介质填充过程中形成缝隙的方法。

背景技术

NAND flash是一种flash存储器的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。NAND flash具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储。

随着器件尺寸的缩小，NAND flash器件的栅间间距的尺寸也在缩小，浮栅型存储器会出现严重的单元间电容耦合干扰，从而影响单元阈值电压的大小、存储阵列的编程和读取速度，为解决这一技术问题，在浮栅极和浮栅极之间引入介电常数最低的物质—空气，即在浮栅极与浮栅极之间形成一空气间隙来降低器件字线浮栅极之间的电容耦合干扰。

在空气间隙的形成工艺中，受到栅极与栅极之间的距离和形貌的影响，栅间介质填充后容易存在一定的缝隙，这个缝隙在后续刻蚀过程中，很容易暴露出来，并且填充进二氧化硅材料，后续的氮化硅回刻工艺中，为了保证对栅极中控制栅极的保护，会采用对二氧化硅选择比很高的条件，这样就导致有二氧化硅的位置不易被刻蚀，缝隙中填充的二氧化硅不会被刻蚀掉，最终氮化硅去除时，开始存在缝隙的位置就会形成残留物，残留物的存在会带来最终器件对应位置的电容耦合干扰。

因此，如何改善NAND flash空气间隙中介质材料残留，以避免介质残留物对最终器件对应位置的电容耦合干扰是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种避免层间介质填充过程中形成缝隙的方法，使得在后续的空气间隙形成工艺的过程中不会有介质材料残留，以避免介质材料残留对最终器件对应位置的电容耦合干扰。

为实现上述目的，本发明提供了一种避免层间介质填充过程中形成缝隙的方法，包括：

S1：提供一包括存储区和外围区的衬底，在所述存储区形成至少两个栅极结构，在所述外围区形成至少一个栅极结构；

S2：形成侧墙于所述存储区的栅极结构的侧壁上以及所述外围区的栅极结构的侧壁上；

S3：形成第一层间介质于所述衬底上，所述第一层间介质填充进所述存储区的栅极结构之间，且所述第一层间介质覆盖所述存储区的所述栅极结构和所述侧墙，所述第一层间介质包裹所述外围区的所述栅极结构和所述侧墙，其中，所述存储区的栅极结构之间填充的所述第一层间介质中存在缝隙；

S4：蚀刻去除部分所述第一层间介质，仅保留所述存储区的所述栅极结构之间的下部的所述第一层间介质；

S5：形成第二层间介质于所述衬底上，所述第二层间介质填充进所述存储区的所述栅极结构之间并覆盖所述栅极结构和所述侧墙，同时所述第二层间介质包裹所述外围区的所述栅极结构和所述侧墙。

可选的，所述S4还包括去除所述存储区上的所述栅极结构侧壁上的部分厚度，以使得相邻的所述栅极结构之间的顶部间距增大。

可选的，形成的所述存储区的所述栅极结构的宽度呈由顶部往下一部分距离处逐渐增大，即所述栅极结构的顶部呈梯形。

可选的，所述S4中所述存储区的栅极结构之间的层间介质保留高度为所述栅极结构高度的1/3～2/3。