專利名稱：在半導(dǎo)體存儲器件中形成隔離層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于形成半導(dǎo)體存儲器件的隔離膜的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種用于形成半導(dǎo)體存儲器件的隔離膜的方法，其中當(dāng)執(zhí)行利用淺溝槽隔離(STI)形成半導(dǎo)體存儲器件的隔離膜的工藝時(shí)，可縮短從形成溝槽的工藝至形成隔離膜的工藝所執(zhí)行的使用DHF溶液的清洗工藝時(shí)間，從而使形成于隔離膜中的溝(moat)的深度最小化。
背景技術(shù)：
通常，在例如快閃存儲器件的存儲器件中，使用淺溝槽隔離(STI)來作為隔離膜形成工藝。STI已解決在現(xiàn)存LOCOS(硅的局部氧化)方式中所產(chǎn)生的問題，例如鳥嘴現(xiàn)象。STI方法包括形成溝槽，淀積高密度等離子(HDP)氧化膜以便填充該溝槽，然后使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝拋光該氧化膜，以形成隔離膜。
然而，在使用STI的隔離膜形成工藝中，會產(chǎn)生使隔離膜的邊緣部分陷入的溝(或微溝槽)。所述溝由于清洗工藝而產(chǎn)生于溝槽的側(cè)壁與HDP氧化膜之間的界面處，其中清洗工藝在使用STI的隔離膜形成工藝期間會重復(fù)執(zhí)行數(shù)次。通常已知的是，因?yàn)镠DP氧化膜在其結(jié)構(gòu)方面無法充分地填充至上述部分中并因而對清洗工藝期間所使用的清洗溶液是相對較弱的，所以會產(chǎn)生溝。所述溝會導(dǎo)致半導(dǎo)體存儲器件的操作特性下降。特別地，在NAND型快閃存儲器件中，溝對單元的閾值電壓、泄漏電流、有源區(qū)的特征尺寸等電特性具有很大影響。最近，控制溝的深度已成為重要的問題。
通常，在使用STI形成動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)或NAND快閃存儲器件的隔離膜的方法中，在溝槽形成工藝之后，執(zhí)行約10-15次的清洗工藝，直到形成隔離膜。通常，使用稀釋氟化氫(DHF)及SC-1(NH4OH/H2O2/H2O)溶液來執(zhí)行清洗工藝。在NAND型快閃存儲器件的情況下，此重復(fù)的清洗工藝形成深度約為150埃的溝。在此重復(fù)的清洗工藝中，執(zhí)行在淀積HDP氧化膜之后用于剝離單元區(qū)域的墊氧化膜(pad oxide layer)的清洗工藝，從而使高電壓區(qū)域和作為周邊區(qū)域的低電壓區(qū)域的柵極氧化膜以指定的厚度凹進(jìn)并剝離所述墊氧化膜。在這種情況下，為了使柵極氧化膜以指定的厚度凹進(jìn)，增大了執(zhí)行清洗工藝的時(shí)間使得所述溝的深度會相應(yīng)地變深。這會使器件特性變差。

發(fā)明內(nèi)容
因此，考慮到上述問題而提出本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于形成半導(dǎo)體存儲器件的隔離膜的方法，在該方法中當(dāng)執(zhí)行形成半導(dǎo)體存儲器件的隔離膜的工藝時(shí)，可縮短從形成溝槽的工藝至形成隔離膜的工藝所執(zhí)行的使用DHF溶液的清洗工藝的執(zhí)行時(shí)間，由此使形成于隔離膜中的溝的深度最小化。
為了達(dá)到上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種形成隔離膜的方法，其包括下列步驟提供一半導(dǎo)體襯底，在該半導(dǎo)體襯底中形成有墊氧化膜；在該墊氧化膜上淀積一墊氮化物膜；蝕刻該墊氮化物膜、該墊氧化膜和部分該半導(dǎo)體襯底以形成溝槽；淀積一絕緣膜以填埋所述溝槽；拋光該絕緣膜；剝離該墊氮化物膜；以及使用DHF或BOE清洗工藝或者SC-1清洗工藝來執(zhí)行預(yù)處理清洗工藝，以剝離該墊氧化膜，其中該SC-1清洗工藝是在使該墊氧化膜凹進(jìn)的溫度內(nèi)執(zhí)行。


圖1至9是說明依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體存儲器件隔離膜的方法的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參考附圖來描述依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。因?yàn)闉榱耸贡绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明而提供優(yōu)選實(shí)施例，所以可以以各種方式來修改優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的范圍不限于稍后所描述的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1至9是用于說明依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體存儲器件隔離膜的方法的剖面圖。
為了便于說明，將描述形成NAND型快閃存儲器件的隔離膜的工藝來作為一個(gè)實(shí)例。單元區(qū)域用″Cell″來表示，高電壓區(qū)域用″HV″來表示，低電壓區(qū)域用″LV″來表示。
參考圖1，提供一半導(dǎo)體襯底10，在該半導(dǎo)體襯底10上執(zhí)行預(yù)處理清洗工藝。此時(shí)，該預(yù)處理清洗工藝可通過使用DHF(例如，使用其中H2O以50∶1的比率來稀釋的HF溶液)清洗該半導(dǎo)體襯底、然后使用SC-1(其中NH4OH/H2O2/H2O以給定比率混合的溶液)清洗該半導(dǎo)體襯底來執(zhí)行，或者使用緩沖氧化物蝕刻劑(BOE)(例如，其中H2O以100∶1或300∶1的比率稀釋的HF與NH4F的混合溶液[HF與NH4F的比率為1∶4至1∶7])清洗該半導(dǎo)體襯底、然后使用SC-1清洗該半導(dǎo)體襯底來執(zhí)行。
之后，在半導(dǎo)體襯底10上形成屏蔽氧化膜(screen oxide film)(未示出)。在此，形成該屏蔽氧化膜，以防止在后續(xù)工藝中所形成的阱以及半導(dǎo)體襯底10的表面在閾值電壓離子注入工藝時(shí)受到損害。
然后，執(zhí)行離子注入工藝，以在半導(dǎo)體襯底10中形成阱(未示出)。在這種情況下，如果半導(dǎo)體襯底10是p型襯底，則所述阱可由TN阱(三重N阱(Triple N-well))和P阱所構(gòu)成。TN阱是通過使用磷(P)執(zhí)行離子注入工藝所形成，P阱是通過使用硼(B)執(zhí)行離子注入工藝所形成。
接下來，為了形成溝道，在半導(dǎo)體襯底10上執(zhí)行閾值電壓離子注入工藝。然后，在半導(dǎo)體襯底10上形成氧化膜11。在此，氧化膜11形成為在高電壓區(qū)域HV比在單元區(qū)域Cell和低電壓區(qū)域LV要厚。例如，以下簡要描述形成氧化膜11的方法。首先，執(zhí)行濕式氧化工藝，從而在包括單元區(qū)域Cell、低電壓區(qū)域LV和高電壓區(qū)域HV的整個(gè)表面上形成薄的氧化膜。再次執(zhí)行濕式氧化工藝，該工藝使用其高電壓區(qū)域HV敞開的掩模，從而在高電壓區(qū)域HV中形成厚的氧化膜11。氧化膜11可通過在750℃-800℃的溫度范圍內(nèi)執(zhí)行濕式氧化工藝、然后在900℃-910℃的溫度范圍內(nèi)使用N2執(zhí)行退火工藝來形成。
同時(shí)，盡管為了便于說明并未在所述工藝步驟中描述，但是可在執(zhí)行所述工藝步驟的工藝期間使用DHF及SC-1執(zhí)行至少一次清洗工藝。
為了便于說明，下文中，單元區(qū)域Cell中所形成的氧化膜11將稱為墊氧化膜11a，低電壓區(qū)域LV中所形成的氧化膜11將稱為低電壓柵極氧化膜11b，并且高電壓區(qū)域HV中所形成的氧化膜11將稱為高電壓柵極氧化膜11c。
參考圖2，在包括墊氧化膜11a、低電壓柵極氧化膜11b及高電壓柵極氧化膜11c的整個(gè)表面上淀積墊氮化物膜12。在此，墊氮化物膜12可以由低壓化學(xué)汽相淀積(LPCVD)方式來淀積。
參考圖3，在將光致抗蝕劑涂敷到包括墊氮化物膜12的整個(gè)表面上之后，使用光掩模依序執(zhí)行曝光工藝及顯影工藝，以形成光致抗蝕劑圖案(未示出)。
然后，執(zhí)行使用光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模的蝕刻工藝，以蝕刻墊氮化物膜12、氧化膜11及半導(dǎo)體襯底10，由此形成溝槽13。由此，在單元區(qū)域Cell、低電壓區(qū)域LV及高電壓區(qū)域HV中形成溝槽13。在此，溝槽13優(yōu)選以可確保隔離特性的深度來形成，從而使存儲單元和/或晶體管可彼此獨(dú)立地電隔離。
參考圖4，通過阱氧化工藝(well oxidization process)，在分別形成于單元區(qū)域Cell、低電壓區(qū)域LV及高電壓區(qū)域HV中的溝槽中形成側(cè)壁氧化膜(wall oxide film)14。在此，阱氧化工藝以干式氧化工藝來執(zhí)行，從而補(bǔ)償在溝槽形成工藝中受損的溝槽的側(cè)壁。此外，干式氧化工藝可在700℃-1000℃的溫度范圍內(nèi)執(zhí)行，并將淀積目標(biāo)設(shè)定為50埃-150埃的厚度。
參考圖5，在包括側(cè)壁氧化膜14的整個(gè)表面上形成用于隔離膜的絕緣膜15。在此，絕緣膜15使用HDP(高密度等離子)氧化膜形成，并優(yōu)選經(jīng)受間隙填充，從而使溝槽13中不產(chǎn)生空洞。絕緣膜15可淀積為約4000埃-10000埃的厚度。
參考圖6，在絕緣膜15上執(zhí)行拋光工藝，以拋光整個(gè)表面。在此，拋光工藝是以CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)方式來執(zhí)行，但是執(zhí)行拋光工藝以控制墊氮化物膜12的厚度，從而使墊氮化物膜12以指定的厚度凹進(jìn)。
參考圖7，在整個(gè)已拋光的表面上執(zhí)行清洗工藝。執(zhí)行清洗工藝以補(bǔ)償在拋光工藝中受損的墊氮化物膜12的上表面，或者可使用DHF及SC-1執(zhí)行清洗工藝，以便去除在表面上存在的不必要的材料等。
參考圖8，使用磷酸(H3PO4)執(zhí)行蝕刻工藝，以完全地去除在拋光工藝后所殘留的墊氮化物膜12。在此，優(yōu)選使用氧化膜11作為蝕刻終止層來執(zhí)行蝕刻工藝，以便使半導(dǎo)體襯底10不會受損。
之后，為了將絕緣膜15的EFT(有效場厚度)控制到約50埃-150埃的厚度，可進(jìn)一步執(zhí)行使用DHF和SC-1的清洗工藝。
參考圖9，當(dāng)剝離在單元區(qū)域Cell及低電壓區(qū)域LV中的氧化膜11a及11b時(shí)，執(zhí)行清洗工藝，以便使高電壓區(qū)域HV的氧化膜11c凹進(jìn)到指定的厚度。在此，清洗工藝可使用其中DHF(稀釋的HF)與H2O以50∶1的比率混合的HF溶液(或BOE)和熱SC-1來執(zhí)行。例如，如果執(zhí)行清洗工藝且將高電壓柵極氧化膜11c的凹進(jìn)目標(biāo)設(shè)定為60埃，清洗工藝優(yōu)選使用DHF執(zhí)行25-35秒(優(yōu)選30秒)，然后使用SC-1在60℃-70℃的溫度(優(yōu)選65℃的溫度)下執(zhí)行1-11分鐘(優(yōu)選10分鐘)。即，依據(jù)上述工藝條件，在使用DHF的清洗工藝(以下稱為″DHF清洗工藝″)中，凹進(jìn)厚度為30埃，在使用熱SC-1的清洗工藝(以下稱為″SC-1清洗工藝″)中，凹進(jìn)厚度變成30埃。在所述工藝條件中，清洗時(shí)間依據(jù)凹進(jìn)目標(biāo)而變化。優(yōu)選地，在高電壓柵極氧化膜11c凹進(jìn)整個(gè)清洗工藝(包括DHF清洗工藝及SC-1清洗工藝)的整個(gè)凹進(jìn)目標(biāo)的約1/2-3/4期間執(zhí)行DHF清洗工藝。在高電壓柵極氧化膜11c凹進(jìn)整個(gè)凹進(jìn)目標(biāo)的約1/4-1/2期間執(zhí)行SC-1清洗工藝。例如，如果整個(gè)凹進(jìn)目標(biāo)是60埃-100埃的厚度，則DHF清洗工藝是在約30秒-100秒的范圍內(nèi)執(zhí)行。
隔離膜是通過圖1至圖9的工藝所形成。接下來，通過氧化工藝，在單元區(qū)域Cell中形成隧道氧化膜，在低電壓區(qū)域LV中形成低電壓柵極氧化膜，并在高電壓區(qū)域HV中形成高電壓柵極氧化膜。后續(xù)工藝與一般的工藝相同。因此，為簡化起見省略其說明。
如上所述，在依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體存儲器件的隔離膜的方法中，SC-1清洗工藝是在60℃-70℃的溫度范圍內(nèi)執(zhí)行。這是為了縮短對溝的產(chǎn)生有很大影響的DHF清洗時(shí)間。如果SC-1清洗工藝是在60℃-70℃的溫度范圍內(nèi)執(zhí)行，則可完成氧化膜的凹進(jìn)。然而，如果SC-1清洗工藝是在常溫(約25℃)下執(zhí)行，則氧化膜的凹進(jìn)很少發(fā)生。這是因?yàn)?，最終凹進(jìn)的厚度是由使用DHF及SC-1的清洗工藝中的DHF清洗工藝來決定。因此，使DHF清洗時(shí)間增加。例如，如果最終的凹進(jìn)目標(biāo)設(shè)定為60埃，則當(dāng)SC-1清洗工藝在常溫下執(zhí)行時(shí)，DHF清洗時(shí)間約為60秒。也就是說，這幾乎是與本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的DHF清洗時(shí)間相比的2倍。因此，如果應(yīng)用本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，則可將整個(gè)溝的深度控制到小于50埃，同時(shí)使硅襯底10的損失最小化(約小于50埃)。
為了便于說明已簡化了一些描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過上述用于形成隔離膜的方法來實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲器件的隔離膜。此外，盡管已參考優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了上述說明，但應(yīng)理解的是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍以及所附權(quán)利要求的前提下對本發(fā)明進(jìn)行變化和修改。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明，在形成隧道氧化膜之前所執(zhí)行的預(yù)處理清洗工藝中，SC-1清洗工藝是在60℃-70℃的溫度范圍內(nèi)執(zhí)行。因此，即使在SC-1清洗工藝和DHF清洗工藝中也可使單元區(qū)域和周邊區(qū)域中的氧化膜凹進(jìn)。因而，可減少DHF清洗時(shí)間。因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明可通過DHF使硅襯底的損失最小化，并因而可控制溝的深度。
權(quán)利要求
1.一種形成隔離膜的方法，包括下列步驟(a)提供一半導(dǎo)體襯底，在該半導(dǎo)體襯底中形成有一墊氧化膜；(b)在該墊氧化膜上淀積一墊氮化物膜；(c)蝕刻該墊氮化物膜、該墊氧化膜和部分該半導(dǎo)體襯底，以形成溝槽；(d)淀積一絕緣膜，以填埋所述溝槽；(e)拋光該絕緣膜；(f)剝離該墊氮化物膜；以及(g)使用DHF或BOE清洗工藝或者SC-1清洗工藝來執(zhí)行預(yù)處理清洗工藝，以剝離該墊氧化膜，其中該SC-1清洗工藝是在使該墊氧化膜凹進(jìn)的溫度內(nèi)執(zhí)行。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該SC-1清洗工藝是在60℃-70℃的溫度范圍內(nèi)執(zhí)行。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)形成在該半導(dǎo)體襯底的高電壓區(qū)域中的墊氧化膜凹進(jìn)該預(yù)處理清洗工藝的整個(gè)蝕刻目標(biāo)的1/2-3/4時(shí)，執(zhí)行該DHF清洗工藝。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該DHF清洗工藝執(zhí)行30-100秒。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)形成在該半導(dǎo)體襯底的高電壓區(qū)域中的墊氧化膜凹進(jìn)該預(yù)處理清洗工藝的整個(gè)蝕刻目標(biāo)的1/4-1/2時(shí)，執(zhí)行該SC-1清洗工藝。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該SC-1清洗工藝執(zhí)行1-10分鐘。
7.如權(quán)利要求1、3和4中任何一項(xiàng)所述的方法，其中在該DHF清洗工藝中，DHF是其中H2O以50∶1的比率稀釋的HF溶液。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該墊氧化膜形成為在周邊區(qū)域的高電壓區(qū)域中比在該半導(dǎo)體襯底的單元區(qū)域中厚。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中通過預(yù)處理清洗工藝使該高電壓區(qū)域中所形成的該墊氧化膜凹進(jìn)到一指定的厚度，而該墊氧化膜的指定厚度保持不變。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟在步驟(e)之后，對整個(gè)已拋光的表面執(zhí)行該DHF清洗工藝和該SC-1清洗工藝。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟在步驟(f)之后，對從其上剝離該墊氮化物膜的整個(gè)表面執(zhí)行該DHF清洗工藝和該SC-1清洗工藝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種形成半導(dǎo)體存儲器件的隔離膜的方法。依據(jù)本發(fā)明，在形成隧道氧化膜之前所執(zhí)行的預(yù)處理清洗工藝中，在60℃－70℃的溫度范圍內(nèi)執(zhí)行SC－1清洗工藝。因此，即使在SC－1清洗工藝和DHF清洗工藝中，也可使單元區(qū)域和周邊區(qū)域中的氧化膜凹進(jìn)。因而可減少DHF清洗時(shí)間。因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)，即本發(fā)明可通過DHF使硅襯底的損失最小化，因而可控制溝的深度。
文檔編號H01L21/76GK1744296SQ200510005778
公開日2006年3月8日 申請日期2005年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月3日
發(fā)明者李承撤, 樸相昱, 宋弼根 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司