一種減少浮柵孔洞的工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種減少浮柵孔洞的工藝方法，該工藝方法至少包括步驟：首先，在半導體襯底的有源區(qū)上依次沉積襯墊氧化物層及氮化硅層；其次，刻蝕所述襯墊氧化物層、氮化硅層及有源區(qū)，形成至少兩個倒梯形的溝槽，所述溝槽未穿透有源區(qū)；然后，填充絕緣介質(zhì)材料至所述溝槽中，形成淺溝道隔離區(qū)；接著，采用選擇性刻蝕工藝，刻蝕掉位于淺溝道隔離區(qū)之間的氮化硅層，同時刻蝕掉部分淺溝道隔離區(qū)，獲得長方形或倒梯形的浮柵待制備區(qū)；最后，在所述浮柵待制備區(qū)中制備形成浮柵。由此，在長方形或倒梯形的浮柵制備區(qū)制備形成的浮柵中就不會出現(xiàn)孔洞，避免浮柵發(fā)生無效，器件的可靠性得到增強。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導體制造領域，特別是涉及一種減少浮柵孔洞的工藝方法。 一種減少淳柵孔洞的工藝方法
【背景技術】
[0002] 閃存（Flash)作為一種主要的非易揮發(fā)性存儲器件，已經(jīng)廣泛應用于U盤驅(qū)動器、 MP3播放器、數(shù)碼相機、個人數(shù)字助理、移動電話和手提電腦等各種便攜式電子產(chǎn)品，其中， 高存儲容量、低成本和低功耗的存儲器已成為非揮發(fā)性存儲器的發(fā)展趨勢。N0R型flash器 件是屬于非易失閃存的一種，目前，N0R型flash器件采用的是自對準浮柵工藝，其制備流 程如圖1和圖2所7]^ :
[0003] 第一步，在半導體襯底的有源區(qū)1A上依次沉積襯墊氧化物層2A及氮化硅層3A ;
[0004] 第二步，刻蝕所述襯墊氧化物層2A、氮化硅層3A及有源區(qū)1A，形成多個倒梯形的 溝槽；
[0005] 第三步，填充絕緣介質(zhì)材料至所述溝槽中，形成淺溝道隔離區(qū)5A ;
[0006] 第四步，采用濕法刻蝕工藝，刻蝕淺溝道隔離區(qū)5A之間的氮化硅層3A，獲得浮柵 待制備區(qū)6A ;
[0007] 最后，在所述浮柵待制備區(qū)6A制備形成浮柵7A。
[0008] 由于在步驟2)中刻蝕所述襯墊氧化物層2A、氮化硅層3A及有源區(qū)1A后，剩余的 氮化硅層3A呈梯形結構，因此步驟4)中刻蝕淺溝道隔離區(qū)5A之間的氮化硅層3A，獲得的 浮柵待制備區(qū)6A也為梯形結構，這種梯形結構的浮柵待制備區(qū)6A將會導致后續(xù)沉積的浮 柵7A之中產(chǎn)生孔洞，使器件開路甚至無效，這樣，器件的可靠性會受到嚴重影響。
[0009] 因此，提供一種減少浮柵孔洞的工藝方法是本領域技術人員需要解決課題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種減少浮柵孔洞的工藝 方法，用于解決現(xiàn)有技術中制備的浮柵內(nèi)有孔洞的問題。
[0011] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種減少浮柵孔洞的工藝方法，
[0012] 1)在半導體襯底的有源區(qū)上依次沉積襯墊氧化物層及氮化硅層；
[0013] 2)刻蝕所述襯墊氧化物層、氮化硅層及有源區(qū)，形成至少兩個倒梯形的溝槽，所述 溝槽未穿透有源區(qū)；
[0014] 3)填充絕緣介質(zhì)材料至所述溝槽中，形成淺溝道隔離區(qū)；
[0015] 4)采用選擇性刻蝕工藝，刻蝕掉位于淺溝道隔離區(qū)之間的氮化硅層，同時刻蝕掉 部分淺溝道隔離區(qū)，獲得長方形或倒梯形的浮柵待制備區(qū)；
[0016] 5)在所述浮柵待制備區(qū)中制備形成浮柵。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟3)中采用高密度等離子體沉積工藝制備形成淺溝道隔離區(qū)，填 充至所述溝槽的絕緣介質(zhì)材料為二氧化硅。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟3)中形成淺溝道隔離區(qū)之后還包括采用化學機械拋光工藝使所 述淺溝道隔離區(qū)表面平坦化的步驟。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟4)中采用的是選擇性濕法刻蝕工藝，刻蝕劑為氫氟酸和磷酸的 混合溶液，其中，所述氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔離區(qū)的絕緣介質(zhì)材料，所述磷酸縱向刻蝕氮 化娃層。
[0020] 優(yōu)選地，氫氟酸和磷酸的劑量比范圍為1 :1?1 :100。
[0021] 優(yōu)選地，氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔離區(qū)絕緣介質(zhì)材料的速率與磷酸縱向刻蝕氮化 硅層的速率之比等于b :a，其中，b是氮化硅層側(cè)壁在水平方向的投影長度，a是氮化硅層的 厚度，獲得的浮柵待制備區(qū)為長方形，所述b :a的范圍為1 :2?1 :4。
[0022] 優(yōu)選地，氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔離區(qū)絕緣介質(zhì)材料的速率與磷酸縱向刻蝕氮化 硅層的速率之比大于b :a，其中，b是氮化硅層側(cè)壁在水平方向的投影長度，a是氮化硅層的 厚度，獲得的浮柵待制備區(qū)為倒梯形，所述b :a的范圍為1 :2?1 :4。
[0023] 優(yōu)選地，所述浮柵為多晶硅柵極、非晶硅柵極或金屬柵極。
[0024] 如上所述，本發(fā)明的減少浮柵孔洞的工藝方法，具有以下有益效果：通過選擇性刻 蝕工藝，刻蝕淺溝道隔離區(qū)之間的氮化硅層，同時刻蝕掉部分淺溝道隔離區(qū)，獲得長方形或 倒梯形的浮柵待制備區(qū)。這樣，在長方形或倒梯形的浮柵制備區(qū)制備形成的浮柵中就不會 出現(xiàn)孔洞的現(xiàn)象，器件的可靠性得到增強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 圖1為現(xiàn)有技術中制備浮柵為梯形的結構示意圖。
[0026] 圖2為現(xiàn)有技術中刻蝕氮化硅層得到梯形浮柵待制備區(qū)的結構流程示意圖。
[0027] 圖3?6為本發(fā)明制備的浮柵為長方形的結構制備流程圖。
[0028] 圖7為本發(fā)明刻蝕氮化硅層得到長方形浮柵待制備區(qū)的結構流程示意圖。
[0029] 圖8為本發(fā)明的浮柵待制備區(qū)為倒梯形的結構示意圖。
[0030] 元件標號說明
[0031] Ι,ΙΑ 有源區(qū) 2,2Α 襯墊氧化物層 3,3Α 氮化硅層 4 溝槽 5,5Α 淺溝道隔離區(qū) 6,6Α 浮柵待制備區(qū) 7JA 浮柵
【具體實施方式】
[0032] 以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實 施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0033] 請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明 的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形 狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布 局型態(tài)也可能更為復雜。
[0034] 本發(fā)明提供一種減少浮柵空洞的工藝方法，該工藝方法至少包括以下步驟：
[0035] (1)在半導體襯底的有源區(qū)（Active Area，AA) 1上依次沉積襯墊氧化物層2及氮 化娃層3,如圖3所示。
[0036] 所述半導體襯底可以是單晶、多晶過非經(jīng)結構的硅或硅鍺，也可以是絕緣體上硅 SOI。本實施例中，所述半導體襯底為硅襯底。在半導體襯底上通過摻雜工藝，例如離子注 入工藝，形成有源區(qū)1。
[0037] 采用化學氣相沉積或者高溫熱氧化方法在半導體襯底的有源區(qū)1上形成襯墊氧 化物層2及氮化硅層3,當然，也可以使用其他適合的工藝來沉積。本實施例中，采用化學氣 相沉積的方法制備形成所述襯墊氧化物層2及氮化硅層3,形成的氮化硅層3覆蓋在所述襯 墊氧化物層2的表面。
[0038] 所述襯墊氧化物層2包括但并不限于為二氧化硅。
[0039] (2)刻蝕所述襯墊氧化物層2、氮化硅層3及有源區(qū)1，形成至少兩個倒梯形的溝槽 4,所述溝槽4未穿透有源區(qū)1。
[0040] 如圖3所示，所述刻蝕工藝可以使利用本領域技術人員熟知的方法進行，例如利 用等離子體刻蝕或反應離子刻蝕工藝，刻蝕之前可以在氮化硅層3上旋涂光刻膠層(未予 以圖示)，之后圖案化光刻膠層，形成具有開口的掩膜圖形，利用掩膜圖形作為掩膜在所述 襯墊氧化物層2、氮化硅層3及有源區(qū)1中刻蝕出溝槽4,該溝槽4為倒梯形狀，側(cè)壁具有一 定的坡度。形成倒梯形的溝槽后清洗掉光刻膠層。
[0041] (3)填充絕緣介質(zhì)材料至所述溝槽4中，形成淺溝道隔離區(qū)5。
[0042] 所述填充至所述溝槽4的絕緣介質(zhì)材料為二氧化硅，但不限于此，也可為其他絕 緣材料。
[0043] 通常采用高密度等離子體沉積方式填充絕緣介質(zhì)材料至溝槽4中，當然，也可以 采用其他方法，比如低壓化學氣相沉積（LPCVD)或增強等離子體化學氣相沉積（PECVD)等。 沉積工藝完成后，所述絕緣介質(zhì)材料覆蓋所述溝槽4的側(cè)壁和底部以及所述氮化硅層3的 表面。進一步地，采用化學機械拋光工藝拋除氮化硅層3表面的絕緣介質(zhì)直至露出淺溝道 隔離區(qū)5的頂部，并使所述淺溝道隔離區(qū)5表面平坦化，形成的淺溝道隔離區(qū)5如圖4所示。
[0044] (4)采用選擇性刻蝕工藝，刻蝕掉位于淺溝道隔離區(qū)5之間的氮化硅層3,同時刻 蝕掉部分淺溝道隔離區(qū)5,獲得長方形或倒梯形的浮柵待制備區(qū)6。
[0045] 選擇性刻蝕工藝是利用兩種以上刻蝕劑對不同材料分別進行刻蝕的工藝。本實施 例中，利用兩種刻蝕劑去除淺溝道隔離區(qū)5之間的氮化硅層3,同時去除部分淺溝道隔離區(qū) 5的絕緣介質(zhì)材料，以形成特定形狀的浮柵待制備區(qū)6。在一具體實施例中，采用的是選擇 性濕法刻蝕工藝，刻蝕劑為氫氟酸和磷酸的混合溶液，其中，所述氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔 離區(qū)5的絕緣介質(zhì)材料，用于選擇性的去除部分淺溝道隔離區(qū)5 ;所述磷酸縱向刻蝕氮化硅 層3,用于選擇性的去除氮化硅層3。優(yōu)選地，氫氟酸和磷酸的劑量比范圍為1 :1?1 :100。
[0046] 形成的浮柵待制備區(qū)6的形狀取決于氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔離區(qū)5絕緣介質(zhì)材 料的速率與磷酸縱向刻蝕氮化硅層3的速率之比，若氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔離區(qū)5絕緣 介質(zhì)材料的速率與磷酸縱向刻蝕氮化硅層3的速率之比等于b :a，其中，b是氮化硅層3側(cè) 壁在水平方向的投影長度，a是氮化硅層3的厚度，則獲得的浮柵待制備區(qū)6為長方形，如 圖5和圖7所示；若氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔離區(qū)5絕緣介質(zhì)材料的速率與磷酸縱向刻蝕 氮化硅層3的速率之比大于b :a，其中，b是氮化硅層3側(cè)壁在水平方向的投影長度，a是氮 化硅層3的厚度，則獲得的浮柵待制備區(qū)6為倒梯形，如圖8所示。進一步地，所述b :a的 范圍為1:2?1:4。本實施例中，b:a等于1:3。
[0047] (5)在所述浮柵待制備區(qū)6中制備形成浮柵7,如圖6所示。
[0048] 所述浮柵7材料可以是多晶硅柵極、非晶硅柵極或金屬柵極。本實施例中，所述浮 柵7材料優(yōu)選為多晶硅柵極。
[0049] 由于浮柵待制備區(qū)6的形狀為長方形或倒梯形，因此，可以避免由于淺溝道隔離 區(qū)5側(cè)壁的阻擋致使制備的浮柵中出現(xiàn)孔洞的情況。
[0050] 綜上所述，本發(fā)明提供一種減少浮柵孔洞的工藝方法，通過選擇性刻蝕工藝，刻蝕 淺溝道隔離區(qū)之間的氮化硅層，同時刻蝕掉部分淺溝道隔離區(qū)，獲得長方形或倒梯形的浮 柵待制備區(qū)。這樣，在長方形或倒梯形的浮柵制備區(qū)制備形成的浮柵中就不會出現(xiàn)孔洞，避 免了浮柵發(fā)生無效，器件的可靠性得到增強。
[0051] 所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0052] 上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因 此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1. 一種減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于，所述工藝方法至少包括步驟： 1) 在半導體襯底的有源區(qū)上依次沉積襯墊氧化物層及氮化硅層； 2) 刻蝕所述襯墊氧化物層、氮化硅層及有源區(qū)，形成至少兩個倒梯形的溝槽，所述溝槽 未穿透有源區(qū)； 3) 填充絕緣介質(zhì)材料至所述溝槽中，形成淺溝道隔離區(qū)； 4) 采用選擇性刻蝕工藝，刻蝕掉位于淺溝道隔離區(qū)之間的氮化硅層，同時刻蝕掉部分 淺溝道隔離區(qū)，獲得長方形或倒梯形的浮柵待制備區(qū)； 5) 在所述浮柵待制備區(qū)中制備形成浮柵。
2. 根據(jù)權利要求1所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：所述步驟3)中采用 高密度等離子體沉積工藝制備形成淺溝道隔離區(qū)，填充至所述溝槽的絕緣介質(zhì)材料為二氧 化硅。
3. 根據(jù)權利要求2所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：所述步驟3)中形成 淺溝道隔離區(qū)之后還包括采用化學機械拋光工藝使所述淺溝道隔離區(qū)表面平坦化的步驟。
4. 根據(jù)權利要求1所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：所述步驟4)中采用 的是選擇性濕法刻蝕工藝，刻蝕劑為氫氟酸和磷酸的混合溶液，其中，所述氫氟酸橫向刻蝕 淺溝道隔離區(qū)的絕緣介質(zhì)材料，所述磷酸縱向刻蝕氮化硅層。
5. 根據(jù)權利要求4所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：氫氟酸和磷酸的劑 量比范圍為1 :1?1 :1〇〇。
6. 根據(jù)權利要求5所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：氫氟酸橫向刻蝕淺 溝道隔離區(qū)絕緣介質(zhì)材料的速率與磷酸縱向刻蝕氮化硅層的速率之比等于b :a，其中，b是 氮化硅層側(cè)壁在水平方向的投影長度，a是氮化硅層的厚度，獲得的浮柵待制備區(qū)為長方 形，所述b:a的范圍為1:2?1:4。
7. 根據(jù)權利要求5所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：氫氟酸橫向刻蝕淺 溝道隔離區(qū)絕緣介質(zhì)材料的速率與磷酸縱向刻蝕氮化硅層的速率之比為大于b :a，其中，b 是氮化硅層側(cè)壁在水平方向的投影長度，a是氮化硅層的厚度，獲得的浮柵待制備區(qū)為倒梯 形，所述b :a的范圍為1 :2?1 :4。
8. 根據(jù)權利要求1所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：所述浮柵為多晶硅 柵極、非晶硅柵極或金屬柵極。
【文檔編號】H01L21/28GK104112654SQ201310136075
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月18日 優(yōu)先權日:2013年4月18日
【發(fā)明者】劉濤, 楊蕓, 李紹彬, 仇圣棻 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司