【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，具体涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
1、嵌入式闪存(flash)是一种广泛应用于汽车、消费等领域的非易失性存储器。随着近几年新能源汽车市场需求快速增加，对于芯片存储和处理性能、成本需求也快速提高，同时，对于高电压器件的需求也越来越高，因此，各种微控制器与闪存集成的设计方案应运而生，各研究机构着眼于布局和开发闪存与bcd(bipolar、cmos、dmos)工艺兼容的工艺平台，将存储器、功率器件和逻辑运算器件集成到同一片晶圆上。
2、在现有技术中，为了保持逻辑运算器件性能的可靠性，通常选择先形成闪存区的器件结构，再进行逻辑运算器件的工艺制备。在逻辑运算器件的形成过程中，由于存在时间较长的氧化工艺，从而，不可避免的影响闪存器件的结构，使其因过度氧化引入结构缺陷，导致闪存的擦除效率受到影响，降低了器件性能。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是，提供一种半导体结构及其形成方法，减小了逻辑运算器件的氧化工艺对闪存器件的影响，减少了结构缺陷，提升了闪存器件的性能稳定性。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案提供一种半导体结构，包括:衬底，所述衬底包括存储区和逻辑区；位于所述存储区上的相互分立且成对存在的存储栅结构，成对的所述存储栅结构之间具有第一开口，各存储栅结构包括位于衬底上的浮栅、位于所述浮栅上的控制栅介质层和位于所述控制栅介质层上的控制栅，所述第一开口暴露出至少部分浮栅的侧壁表面；位于所述浮栅内的离子掺杂区，所述
3、可选的，所述浮栅具有凸出于第一开口所暴露的控制栅侧壁的浮栅凸出部，所述离子掺杂区位于所述浮栅凸出部内，且所述浮栅凸出部表面暴露出所述离子掺杂区。
4、可选的，所述离子掺杂区内的掺杂离子包括氮离子。
5、相应的，本专利技术的技术方案还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括存储区和逻辑区；在所述衬底表面形成浮栅材料层；在所述存储区上的浮栅材料层表面形成相互分立且成对存在的初始存储栅结构，成对的所述初始存储栅结构之间具有初始第一开口，所述初始第一开口暴露出浮栅材料层顶部表面，各初始存储栅结构包括位于所述浮栅材料层上的控制栅介质层和位于所述控制栅介质层上的控制栅；对暴露出的浮栅材料层进行离子掺杂处理，在所述浮栅材料层内形成初始离子掺杂区；在进行离子掺杂处理之后，刻蚀所述浮栅材料层，在所述存储区上形成相互分立且成对存在的存储栅结构，成对的所述存储栅结构之间具有第一开口，各存储栅结构包括位于衬底上的浮栅、位于所述浮栅上的控制栅介质层和位于所述控制栅介质层上的控制栅，所述第一开口暴露出至少部分浮栅的侧壁表面，所述浮栅内具有离子掺杂区，所述第一开口暴露出所述离子掺杂区；在所述第一开口暴露出的浮栅表面以及控制栅表面形成隧穿介质层；在形成所述存储栅结构之后，采用氧化工艺在所述逻辑区表面形成栅极氧化层。
6、可选的，所述浮栅具有凸出于第一开口所暴露的控制栅侧壁的浮栅凸出部，所述离子掺杂区位于所述浮栅凸出部内，且所述浮栅凸出部表面暴露出所述离子掺杂区。
7、可选的，所述离子掺杂区的掺杂离子包括氮离子。
8、可选的，对所述浮栅材料层进行离子掺杂处理的工艺包括离子注入工艺、微波等离子体处理工艺或退火处理工艺。
9、可选的，所述离子注入工艺的参数包括：离子注入的能量为0～50kev；离子注入剂量为1e12 ions/cm2～1e16 ions/cm2。
10、可选的，所述退火处理工艺中采用的气体包括一氧化氮或二氧化氮。
11、可选的，所述浮栅材料层和衬底之间具有浮栅介质层；所述控制栅侧壁以及控制栅介质层侧壁表面还具有侧墙结构；所述侧墙结构在形成控制栅介质层和控制栅之后形成，且所述侧墙结构在刻蚀浮栅材料层之前形成。
12、可选的，所述侧墙结构包括第一侧墙以及第二侧墙，所述第一侧墙位于所述控制栅两侧侧壁以及控制栅介质层两侧侧壁表面，所述第二侧墙位于所述第一开口暴露出的控制栅侧壁以及控制栅介质层侧壁表面的第一侧墙表面。
13、可选的，所述侧墙结构、离子掺杂区以及浮栅的形成方法包括：在所述控制栅侧壁以及控制栅介质层侧壁表面形成侧墙结构；以所述侧墙结构为掩膜，刻蚀所述浮栅材料层直至暴露出浮栅介质层表面，从而形成浮栅以及浮栅内的离子掺杂区，所述浮栅具有凸出于第一开口所暴露的控制栅侧壁的浮栅凸出部。
14、可选的，所述初始存储栅结构的形成方法包括：在所述浮栅材料层上形成控制栅介质材料层以及控制栅材料层；在所述控制栅材料层上形成掩膜层，所述掩膜层暴露出部分所述存储区上的控制栅材料层表面；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀所述控制栅材料层、控制栅介质材料层，直至暴露出所述浮栅材料层表面，以形成控制栅以及控制栅介质层。
15、可选的，在形成浮栅以及离子掺杂区之后，在所述逻辑区表面形成栅极氧化层。
16、可选的，还包括：在形成隧穿介质层之后，在所述第一开口内形成擦除栅。
17、可选的，还包括：在所述栅极氧化层上形成栅极。
18、与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：
19、本专利技术的技术方案提供的半导体结构中，所述第一开口暴露出浮栅内的离子掺杂区，通过选择合适的掺杂离子，能够使掺杂离子与浮栅内的离子键合形成更强的化学键，该化学键不易打破，因此，该离子掺杂区的存在阻止了后续制程中引入的氧原子在浮栅内的扩散，减少了所述浮栅表面受到氧化造成的形貌缺陷，从而提升了存储器擦除效率的稳定性。
20、本专利技术的技术方案提供的半导体结构的形成方法中，在形成栅极氧化层之前，先在所述第一开口暴露出浮栅内形成了离子掺杂区，通过选择合适的掺杂离子，能够使掺杂离子与浮栅内的离子键合形成更强的化学键，该化学键不易打破，因此，后续在所述逻辑区形成栅极氧化层的过程中，该离子掺杂区的存在阻止了后续制程中引入的氧原子在浮栅内的扩散，减少了所述浮栅表面受到氧化造成的形貌缺陷，从而提升了存储器擦除效率的稳定性。
21、进一步，通过离子注入工艺对浮栅材料层进行离子掺杂处理，能够借助离子注入的能量和剂量控制离子掺杂区的厚度，从而根据设计需要调控离子掺杂区对于浮栅的保护效果，工艺可控性更强。
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1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述浮栅具有凸出于第一开口所暴露的控制栅侧壁的浮栅凸出部，所述离子掺杂区位于所述浮栅凸出部内，且所述浮栅凸出部表面暴露出所述离子掺杂区。
3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述离子掺杂区内的掺杂离子包括氮离子。
4.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：
5.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述浮栅具有凸出于第一开口所暴露的控制栅侧壁的浮栅凸出部，所述离子掺杂区位于所述浮栅凸出部内，且所述浮栅凸出部表面暴露出所述离子掺杂区。
6.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述离子掺杂区的掺杂离子包括氮离子。
7.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，对所述浮栅材料层进行离子掺杂处理的工艺包括离子注入工艺、微波等离子体处理工艺或退火处理工艺。
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，所述离子注入工艺的参数包括：离子注入的能量为0～50ke
9.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述退火处理工艺中采用的气体包括一氧化氮或二氧化氮。
10.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述浮栅材料层和衬底之间具有浮栅介质层；所述控制栅侧壁以及控制栅介质层侧壁表面还具有侧墙结构；所述侧墙结构在形成控制栅介质层和控制栅之后形成，且所述侧墙结构在刻蚀浮栅材料层之前形成。
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，所述侧墙结构包括第一侧墙以及第二侧墙，所述第一侧墙位于所述控制栅两侧侧壁以及控制栅介质层两侧侧壁表面，所述第二侧墙位于所述第一开口暴露出的控制栅侧壁以及控制栅介质层侧壁表面的第一侧墙表面。
12.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述侧墙结构、离子掺杂区以及浮栅的形成方法包括：在所述控制栅侧壁以及控制栅介质层侧壁表面形成侧墙结构；以所述侧墙结构为掩膜，刻蚀所述浮栅材料层直至暴露出浮栅介质层表面，从而形成浮栅以及浮栅内的离子掺杂区，所述浮栅具有凸出于第一开口所暴露的控制栅侧壁的浮栅凸出部。
13.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述初始存储栅结构的形成方法包括：在所述浮栅材料层上形成控制栅介质材料层以及控制栅材料层；在所述控制栅材料层上形成掩膜层，所述掩膜层暴露出部分所述存储区上的控制栅材料层表面；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀所述控制栅材料层、控制栅介质材料层，直至暴露出所述浮栅材料层表面，以形成控制栅以及控制栅介质层。
14.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在形成浮栅以及离子掺杂区之后，在所述逻辑区表面形成栅极氧化层。
15.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括：在形成隧穿介质层之后，在所述第一开口内形成擦除栅。
16.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括：在所述栅极氧化层上形成栅极。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述浮栅具有凸出于第一开口所暴露的控制栅侧壁的浮栅凸出部，所述离子掺杂区位于所述浮栅凸出部内，且所述浮栅凸出部表面暴露出所述离子掺杂区。
3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述离子掺杂区内的掺杂离子包括氮离子。
4.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：
5.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述浮栅具有凸出于第一开口所暴露的控制栅侧壁的浮栅凸出部，所述离子掺杂区位于所述浮栅凸出部内，且所述浮栅凸出部表面暴露出所述离子掺杂区。
6.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述离子掺杂区的掺杂离子包括氮离子。
7.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，对所述浮栅材料层进行离子掺杂处理的工艺包括离子注入工艺、微波等离子体处理工艺或退火处理工艺。
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，所述离子注入工艺的参数包括：离子注入的能量为0～50kev；离子注入剂量为1e12ions/cm2～1e16 ions/cm2。
9.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述退火处理工艺中采用的气体包括一氧化氮或二氧化氮。
10.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述浮栅材料层和衬底之间具有浮栅介质层；所述控制栅侧壁以及控制栅介质层侧壁表面还具有侧墙结构；所述侧墙结构在形成控制栅介质层和控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯威，张伟，孔祥飞，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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