專利名稱：制造集成半導(dǎo)體裝置的方法、半導(dǎo)體裝置和存儲單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法，其中，一個譬如非晶形或多晶的主層安放在襯底上或在基層上。在安放時或在安放之后摻雜所述的主層。稍后則結(jié)構(gòu)化主層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是說明一種用于制造集成半導(dǎo)體裝置的方法，該方法是特別簡單的，并尤其是允許主層的良好結(jié)構(gòu)化。此外，應(yīng)說明一個所屬的半導(dǎo)體裝置和一個所屬的存儲單元。
通過權(quán)利要求1中說明的方法步驟解決涉及本方法的任務(wù)。在從屬權(quán)利要求中說明了改進方案。
在本發(fā)明的方法中，除了文章開頭所述的方法步驟之外，還在結(jié)構(gòu)化主層之前在主層上通過熱氧化生成一個氧化物層。在高于900℃的溫度下以小于65秒的時間，即在一種所謂的RT處理(快速熱處理)中實施所述的熱氧化。此外，在沉積主層之后的所述的熱氧化是用一種處理溫度的第一處理步驟，該處理溫度高于沉積主層時的處理溫度，或約等于這個處理溫度。如果主層首先曾是非晶形的，則主層在RT處理之后也是多晶的。
本發(fā)明從這種思路出發(fā)，即通過跟隨沉積主層之后的下一個溫度步驟基本上確定主層的晶粒結(jié)構(gòu)。如果這下一個溫度步驟是一個RT處理步驟，則產(chǎn)生一個對于多晶材料的結(jié)構(gòu)化、尤其是在關(guān)于晶粒大小和關(guān)于光滑的晶界方面很有利的晶粒結(jié)構(gòu)。同時在本發(fā)明的方法中在這個溫度步驟中實施熱氧化，以便在主層上生成一個具有幾個納米厚度的氧化物層。
如果多晶層在它的安放之后被摻雜，則通過溫度步驟此外達到一種退火。這意味著，RT處理則具有三個功能，即-生成有利的基本晶粒結(jié)構(gòu)，-在含氧氣氛下實現(xiàn)氧化，和-實現(xiàn)退火。
在本發(fā)明方法的一個改進方案中在整個主層上安放生成在主層上的氧化物層。在結(jié)構(gòu)化多晶層之前同樣結(jié)構(gòu)化氧化物層。通過這個措施達到了，不必要在安放主層之后沉積和結(jié)構(gòu)化其它的層，以便保證氧化物層的僅局部的生長。用于安放其它層的處理步驟會在多晶層中在關(guān)于這個層的稍后的結(jié)構(gòu)化方面負面影響單晶晶粒的基本結(jié)構(gòu)。
在另一個改進方案中基層是一個由襯底承載的氧化物層?；鶎悠┤缰苯游挥谝r底的表面上。但是也可以在基層和襯底之間布置其它的層。
在本發(fā)明方法的另一個改進方案中在結(jié)構(gòu)化時按區(qū)域暴露出襯底，而不侵蝕襯底本身。替換地在結(jié)構(gòu)化時按區(qū)域暴露出基層，而不侵蝕基層本身。如果多晶層含有適合于刻蝕處理的晶粒，則只能譬如借助等離子體刻蝕處理實施這種準確的結(jié)構(gòu)化。借助本發(fā)明的方法可以達到晶粒的合適的基本結(jié)構(gòu)。
在觀察許多元件時可以直接經(jīng)元件的惡化的電子性能來驗證暴露區(qū)域中的主層的殘余，或暴露區(qū)域中的基層或襯底的表面侵蝕。如果觀察許多元件，通過采用改進方案來改善這些性能，使得出發(fā)點必須在于，不再具有，或然而僅以對于元件電功能不顯著的程度具有殘余或表面侵蝕。
在本發(fā)明方法的另一個改進方案中在熱氧化之后和結(jié)構(gòu)化之前安放一個電介層到氧化物層上。在結(jié)構(gòu)化多晶層之前的構(gòu)成時同樣結(jié)構(gòu)化電介層。在構(gòu)成時電介層由一種不同于氧化物層材料的材料制成。因此產(chǎn)生一個具有特別好的絕緣性能的電絕緣層的堆疊。
在下一個改進方案中電介層是一個氮化物層，尤其是一個氮化硅層。但是譬如也采用氧氮化物(Oxini trid)層。
在本發(fā)明方法的一個改進方案中在安放電介層之后和結(jié)構(gòu)化之前在電介層上沉積一個氧化物層。在結(jié)構(gòu)化主層之前的構(gòu)成時同樣結(jié)構(gòu)化氧化物層。通過這種措施產(chǎn)生一個由至少三個絕緣層組成的，在盡可能小的堆疊高度時具有特別好的絕緣性能的堆疊。層堆疊譬如是一個所謂的ONO堆疊(氧化物氮化物氧化物，或氧氮化物氮化物氧化物)。此外，二氧化硅層適合于作為氧化物層。
在本發(fā)明方法的另一個改進方案中將一個導(dǎo)電層放入在結(jié)構(gòu)化主層時生成的凹處中。導(dǎo)電層的至少一個部分保留在凹處中，并因此變成電子元件的組成部分。
在另一個改進方案中所述導(dǎo)電層的一部分保留在所述的凹處之內(nèi)，而所述導(dǎo)電層的一部分保留在所述的凹處之外。如果兩個部分導(dǎo)電地相連接，它們則形成同一元件的組成部分。本發(fā)明的方法尤其適合于制造存儲晶體管的柵極引線。此外本發(fā)明的方法尤其適合于制造所謂的分路柵極(Split-Gate)存儲單元的柵極引線。各個存儲單元在這些工藝技術(shù)中譬如具有在較小寬度方向上的0.5μm的單元大小。但是本發(fā)明的方法也可以采用在較小的單元大小上，譬如在0.35μm的單元大小上。
在一個改進方案中襯底是一種具有在10-4Ωcm和10+12Ωcm之間的電阻率的半導(dǎo)體材料，尤其是一種硅晶片。在下一個改進方案中主層由多晶硅制成。在一個改進方案中基層是一個通過熱氧化在襯底上生成的氧化物層。所述的材料特別適合于簡單的處理。
在下一個改進方案中熱氧化的時間位于3秒和35秒之間，優(yōu)選為5秒。5秒的時間是特別適合的，因為已經(jīng)達到了晶粒的對于良好結(jié)構(gòu)化多晶層所必要的基本結(jié)構(gòu)，并且繼續(xù)的熱氧化導(dǎo)致不希望的大的氧化物層，和有時也導(dǎo)致多晶層中的損傷。
在本發(fā)明方法的下一個改進方案中熱氧化的溫度位于1000℃至1100℃的范圍中。該溫度優(yōu)選為1050℃。所述的溫度實現(xiàn)一種短的RT處理，而不會通過高溫過強地損傷多晶結(jié)構(gòu)。
在下一個改進方案中在RTP設(shè)備(快速熱處理)中實施熱氧化。譬如借助加熱的石墨板，或借助高功率燈加熱主層。從一側(cè)，或從兩側(cè)加熱是可能的。
在一個其它的特征中本發(fā)明涉及一個具有權(quán)利要求15中所說明特征的半導(dǎo)體裝置。在改進方案中用本發(fā)明的方法或它的改進方案中的一個來制造所述的半導(dǎo)體裝置。因此上述的技術(shù)效果也適用于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置或它的改進方案。
此外，本發(fā)明涉及一個含有本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置或它的改進方案的存儲單元，使得上述的技術(shù)效果又適用。


以下借助附圖闡述本發(fā)明的實施例。其中所展示的圖1為一個通過層序列的截面圖，圖2為一個通過由層序列所生成的存儲晶體管的截面圖，和圖3為一個分路柵極存儲單元的截面圖。
具體實施例方式
附圖1展示一個通過層序列8的截面圖，借助以下的方法步驟將該層序列8安放到硅半導(dǎo)體晶片10上-通過熱氧化半導(dǎo)體晶片10已生成具有少數(shù)幾個納米厚度的，譬如7.5nm厚度的二氧化硅層12。
-在所述的二氧化硅層12上已借助低壓CVD法(化學(xué)汽相淀積)約在630℃下沉積多晶層14。采用了硅烷(SiH4)和三氫化磷(PH3)作為反應(yīng)產(chǎn)物。多晶層14譬如具有約200nm的厚度，請參閱箭頭15。
-多晶層14在它的沉積時已通過三氫化磷份額用磷強烈地摻雜。磷含量譬如為每cm33×1020原子。
-在生成多晶層14之后以5秒在1050℃下實施快速熱氧化，以便在多晶層14上生成薄的二氧化硅層16，并同時在關(guān)于多晶層14的稍后的結(jié)構(gòu)化方面改善多晶層14的晶粒結(jié)構(gòu)。二氧化硅層16譬如具有約6nm的厚度。
-在此之后借助CVD法在二氧化硅層上沉積薄的氮化物層18。所述的氮化物層18由氮化硅制成，并具有5nm的厚度。
-隨后在氮化物層18上借助CVD法沉積薄的二氧化硅層20。所述的二氧化硅層20譬如具有7nm的厚度。
二氧化硅層16、氮化物層18、和二氧化硅層20共同形成一個ONO層堆疊(氧化物 氮化物 氧化物)。
附圖2展示一個通過在進一步加工層序列8時所產(chǎn)生的存儲晶體管9的截面圖。附圖2是存儲晶體管9的TEM攝像(透射電子顯微鏡)的直接再現(xiàn)。因此說明了波形的棱邊分布。存儲晶體管9含有一個既位于多晶層14之上，也位于多晶層14右旁的控制電極22。
附圖2是存儲晶體管9的比例正確的再現(xiàn)。比例尺26展示，附圖2中的1cm相當(dāng)于存儲晶體管9的25nm。附圖2中僅示出了存儲晶體管的通過多晶層14所形成存儲器電極的邊緣區(qū)域。多晶層14在它的結(jié)構(gòu)化之后在橫向上具有約550nm的尺寸，請參閱箭頭28。
在借助附圖1闡述方法步驟之后已進行以下的方法步驟-在層堆疊8上安放一個光刻膠層。
-按曝光掩模將光刻膠層曝光。
-將光刻膠層顯影，其中，保留了多晶層14之上的光刻膠層區(qū)域。
-層20，18，16和14以這種順序借助等離子體刻蝕處理被結(jié)構(gòu)化，其中，已分別將合適的刻蝕劑用于刻蝕層20，18，16或14。用一個對二氧化硅選擇性刻蝕多晶硅的刻蝕劑實施刻蝕處理的最后的階段，刻蝕速率譬如是至少相差達系數(shù)10的。在二氧化硅層12的表面上停止刻蝕處理。
-隨后借助熱氧化在多晶層14的側(cè)壁上生成側(cè)壁氧化物30。在這種熱氧化時在二氧化硅層12的暴露出的區(qū)域中，產(chǎn)生一個比二氧化硅層12厚的，并稍后將控制電極22與硅晶片10絕緣的二氧化硅層32。
-隨后沉積和結(jié)構(gòu)化一個多晶層，其中，產(chǎn)生控制電極22。
-此外，在區(qū)域34中沉積一個中間氧化物。
附圖3展示一個通過分路柵極存儲單元100的截面圖，該分路柵極存儲單元100布置在硅襯底110上，并象存儲單元9那樣構(gòu)造的，但例外在于，一個控制電極從存儲器電極114之上的區(qū)域向存儲器電極114的左側(cè)延伸。
在起著隧道氧化物作用的二氧化硅層112上布置了存儲器電極114。控制電極122的上面部分坐落在其上的ONO層堆疊121，位于存儲器電極114的背向二氧化硅層112的側(cè)面上。一個側(cè)壁氧化物130位于存儲器電極114的側(cè)壁和控制電極122之間。
一個起著直至16伏電壓的高伏柵極氧化物作用的二氧化硅層132，位于控制電極122的更靠近襯底110的部分和襯底110之間。又用一個絕緣的中間氧化物充填了區(qū)域134。
由摻雜的源區(qū)136和由摻雜的漏區(qū)137界限控制電極122和存儲器電極114，這些源區(qū)136和漏區(qū)137是已放入襯底110中的。放入在接點孔中的金屬敷層138一直延伸至漏區(qū)137。
在另一個實施例中，象上面所述那樣通過應(yīng)用相同的方法步驟來制造一個堆疊存儲單元。在所述的堆疊存儲單元中控制電極僅位于存儲器電極之上。漏區(qū)或源區(qū)直接界靠到存儲器電極上。
通過所述的處理控制達到了，多晶層或存儲器電極的多晶硅具有一種最好地適合于隨后的結(jié)構(gòu)化的晶粒結(jié)構(gòu)。譬如產(chǎn)生具有約200nm直徑的晶粒的晶界。甚至減小了存儲器電極表面上的粗糙度。
參考符號表8層序列9存儲晶體管10，110 硅晶片12，112 二氧化硅層14，114 多晶層16 二氧化硅18 氮化物層20 二氧化硅21，121 ONO層堆疊22，122 控制電極26 比例尺28 箭頭30，130 側(cè)壁氧化物32，132 二氧化硅層34，134 區(qū)域100 分路柵極存儲單元136 源區(qū)137 漏區(qū)138 金屬敷層
權(quán)利要求
1.用于制造集成半導(dǎo)體裝置(9，100)的方法，其中，在襯底(10)或基層(12)的一個面上生成一個主層(14)，其中，所述的主層(14)在生成時或在生成之后被摻雜，其中，在所述的主層(14)上通過熱氧化生成一個氧化物層(16)，和其中，將所述的主層(14)結(jié)構(gòu)化，其中，在高于900℃的溫度下以小于65秒的時間實施所述的熱氧化，和其中，在生成主層(14)之后的所述的熱氧化是用一種處理溫度的第一處理步驟，該處理溫度高于或約等于生成主層(14)時的處理溫度。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的氧化物層(16)生成在所述的主層(14)的整個暴露出的面上，和在結(jié)構(gòu)化所述的主層(14)之前將所述的氧化物層(16)結(jié)構(gòu)化。
3.按權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，所述的基層(12)是一個生成在所述襯底(10)的一個面上的氧化物層。
4.按以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在所述的結(jié)構(gòu)化時按區(qū)域暴露出所述的襯底(10)，而不侵蝕所述的襯底本身，或在所述的結(jié)構(gòu)化時按區(qū)域暴露出所述的基層(12)，而不侵蝕所述的基層(12)本身。
5.按以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在所述的熱氧化之后，或在所述的結(jié)構(gòu)化之前生成一個電介層(18)，和/或在所述主層(14)的結(jié)構(gòu)化之前結(jié)構(gòu)化所述的電介層(18)。
6.按權(quán)利要求5的方法，其特征在于，所述的電介層(18)是一個氮化物層，和/或所述的電介層(18)是一個氮化硅層，和/或所述的電介層(18)是一個氧氮化物層。
7.按權(quán)利要求5或6的方法，其特征在于，在生成所述的電介層(18)之后和在結(jié)構(gòu)化之前生成一個氧化物層(20)，和/或在結(jié)構(gòu)化所述的主層(14)之前同樣結(jié)構(gòu)化所述的氧化物層(20)。
8.按權(quán)利要求7的方法，其特征在于，所述的氧化物層(20)是一個含有二氧化硅的層，或一個二氧化硅層。
9.按以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在一個在結(jié)構(gòu)化時生成的凹處中放入一個導(dǎo)電層(22)。
10.按權(quán)利要求9的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電層(22)的一部分保留在所述的凹處之內(nèi)，以及所述導(dǎo)電層(22)的一部分保留在所述的凹處之外，和/或兩個部分是導(dǎo)電地相連接的，或兩個部分是彼此電絕緣的，和/或所述的兩個部分形成一個存儲晶體管(9，100)的柵極引線(22)，尤其是一個分路柵極連接線。
11.按以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述的襯底(10，110)是一種半導(dǎo)體材料，尤其是硅，和/或所述的主層(14，114)含有多晶硅，或是一個多晶硅層，和/或所述的基層是一個在所述襯底上優(yōu)選通過熱氧化生成的氧化物層，尤其是一個二氧化硅層。
12.按以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述熱氧化的時間小于35秒，和/或所述熱氧化的時間大于3秒，和/或所述熱氧化的時間為5秒。
13.按以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述熱氧化的溫度低于1150℃，和/或所述熱氧化的溫度高于950℃，和/或所述熱氧化的溫度約為1050℃。
14.按以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在一個RTP設(shè)備中實施所述的熱氧化。
15.半導(dǎo)體裝置(9，100)，該半導(dǎo)體裝置(9，100)按順序從一個襯底(10)出發(fā)，或從一個基層(12)出發(fā)含有以下的層一個結(jié)構(gòu)化的多晶的主層(14)，和一個通過熱氧化生成的絕緣層(16)，其特征在于，所述的主層(14)在它結(jié)構(gòu)化之前進行熱氧化時以小于65秒的時間已被加熱到高于900℃的溫度上，和在沉積所述主層(14)之后的熱氧化曾是用一個處理溫度的第一處理步驟，該處理溫度曾高于或約等于沉積所述主層(14)時的處理溫度。
16.按權(quán)利要求15的半導(dǎo)體裝置(9，100)，其特征在于，用一種按權(quán)利要求1至14之一的方法制造所述的半導(dǎo)體裝置(9，100)。
17.存儲單元，其特征在于，它含有至少一個按權(quán)利要求15或16的半導(dǎo)體裝置(9，100)。
全文摘要
在此闡述了一種方法，其中，在基層(12)的一個面上生成和摻雜一個多晶層(14)。通過快速熱氧化在多晶層(14)上如此生成一個氧化物層(16)，使得可以準確地結(jié)構(gòu)化多晶層(14)。
文檔編號H01L21/28GK1409388SQ0214356
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月1日
發(fā)明者M·哈默 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司