專利名稱：用于從選定區(qū)域去除納米團簇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及形成半導(dǎo)體器件的方法，并且尤其涉及用于形成納米團簇或硅點的半導(dǎo)體工藝。
背景技術(shù)：
當(dāng)在集成電路的數(shù)據(jù)儲存部分中形成硅點或納米團簇時，必須在形成外圍器件之前去除在外圍區(qū)域中沉積的納米團簇。在沉積期間，形成了不同尺寸和不同形狀的納米團簇。 一些沉積的納米團簇要遠(yuǎn)大于其他為長方形形狀的其他納米團簇。在半導(dǎo)體襯底上的納米團簇的沉積是非選擇性的，因而在沉積之后必須選擇性地去除納米團簇。因為當(dāng)使用傳統(tǒng)的蝕刻工藝時， 一般會有一些納米團簇留下，所以納米團簇的隨機尺寸分布的存在是難以解決的。即使使用導(dǎo)致狹小的團簇尺寸離散度的嚴(yán)格納米團簇處理控制，在外圍區(qū)域中存在的少數(shù)基本上較大的團簇在統(tǒng)計上也是微不足道的。當(dāng)在薄氧化物表面上沉積納米團簇時，需要長濕法蝕刻或長干法蝕刻來去除那些基本上大于平均尺寸的納米團簇。這樣的長濕法蝕刻或者干法蝕刻通常會危害在外圍區(qū)域中建立的器件完整度。例如，這樣的蝕刻將無意地去除外圍區(qū)域中不需要或者不想要去除的部分層。典型的示例是溝槽隔離氧化物的凹進(jìn)和其伴隨的問題。因此，長濕法蝕刻或干法蝕刻危害在外圍區(qū)域中建立的器件完整度。因此，選擇性地去除納米團簇是難以解決的。


通過示例的方式來說明本發(fā)明，并且本發(fā)明不限于附圖，其中相同附圖標(biāo)記指示相似元件，并且在附圖中
圖1和圖2說明了根據(jù)本發(fā)明各種實施例的半導(dǎo)體器件的初始處理的橫截面形式；圖3到圖IO說明了根據(jù)本發(fā)明的一種形式的半導(dǎo)體器件的從圖2進(jìn)一步處理的橫截面形式；
圖11到圖15說明了根據(jù)本發(fā)明的另一種形式的半導(dǎo)體器件的從圖2進(jìn)一步處理的橫截面形式；以及
圖16到圖20說明了根據(jù)本發(fā)明的另一種形式的半導(dǎo)體器件的從圖2進(jìn)一步處理的橫截面形式。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解，出于簡明的目對圖中的元件進(jìn)行了說明，而圖中的元件不需要按照比例進(jìn)行繪制。例如，在圖中一些元件的尺寸相對于其他元件被放大，以幫助提高對本發(fā)明實施例的理解。
具體實施例方式
圖1說明了具有襯底12的半導(dǎo)體器件10。襯底12可以由諸如鍺或體硅的各種半導(dǎo)體材料來形成。在襯底12上覆蓋的是柵極電介質(zhì)層14。傳統(tǒng)地，將該柵極電介質(zhì)層14形成為氧化物層但是也可以使用其他電介質(zhì)。在半導(dǎo)體器件IO內(nèi)的是需要納米團簇的區(qū)域。典型地，該區(qū)域用于諸如非易失性存儲器(NVM)的存儲器儲存器件。在一種形式中，說明了 NVM區(qū)域16和非NVM區(qū)域18，并通過空隙分離該NVM區(qū)域16和非NVM區(qū)域18。應(yīng)該理解，可以使用傳統(tǒng)的淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)來將非易失性存儲器區(qū)域16與非NVM區(qū)域18分離。另外，通過沒有示出的STI結(jié)構(gòu)來電分離要在這些區(qū)域中的每個內(nèi)形成的器件。優(yōu)選地，利用與半導(dǎo)體襯底12分離的等離子體源，使半導(dǎo)體器件10經(jīng)受等離子體氮化20。所使用的分離使得從正在處理的半導(dǎo)體器件去除等離子體能量源或者使之遠(yuǎn)離正在處理的半導(dǎo)體器件。因此，該類型的等離子體氮化可以稱為遠(yuǎn)距離等離子體氮化(remote plasmanitridation)。其還需要具有獨立地控制轟擊氮離子密度和能量的能力。典型地，其可以通過控制在反應(yīng)器中的氮氣的等離子體功率和壓力來實現(xiàn)。使用等離子體氮化來處理柵極電介質(zhì)層14的暴露表面以及在柵極電介質(zhì)層14的上部處產(chǎn)生氮化部分。
7在圖2中說明的是暴露在等離子體氮化20之后的半導(dǎo)體器件10。
在柵極電介質(zhì)層14上形成等離子體氮化層22。等離子體氮化層22是保形的，并且在柵極電介質(zhì)層H的頂部或上部形成阻擋。因為可以精確地控制等離子體氮化20,所以可以將等離子體氮化層22的深度形成為精確的預(yù)定深度以及等離子體氮化層22的氮濃度也能形成為精確的預(yù)定濃度。典型地，氮濃度處于百分之五和百分之十之間。然而，其他的氮范圍也是可能的。
圖3中說明的是半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步處理，該處理代表與形成半導(dǎo)體器件10的一個實施例相關(guān)的方法。在等離子體氮化層22上的是保形的犧牲層24，該犧牲層24由等離子體氮化層22的表面氧化產(chǎn)生?？商孢x地，將等離子體氮化層22的表面暴露到較低能量的氧等離子體下，以再氧化該表面以及形成作為氧化物的犧牲層24。該犧牲層24是薄層，并且如下所述，用于在濕法蝕刻時使納米團簇浮起。因此，此后以犧牲的方式使用該犧牲層24。
圖4中說明的是其中已經(jīng)形成納米團簇的半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步處理。典型地，通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)或通過所沉積的非結(jié)晶層的再結(jié)晶來形成該納米團簇。通常用于存儲器件中的納米團簇由硅形成，因而有時在文獻(xiàn)中被稱為硅點。形成在NVM區(qū)域16中的納米團簇被稱為納米團簇26。形成在非NVM區(qū)域18中的納米團簇被稱為納米團簇28。典型地，納米團簇的直徑在大約3nm到15nm之間。
在圖5中說明的是半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步處理，在該處理中，在大約800到900攝氏度下，納米團簇經(jīng)受包含氮的氧化物[NO]的氧化環(huán)境。這形成包含大約百分之二的氮(N2)的薄氧化物殼。在NO環(huán)境中的納米團簇的氧化處理比在氧(02)中的更加自限。該處理能夠形成具有在10到15埃之間尺寸的氮氧化物殼。例如，在所說明的納米團簇中的一個周圍的NVM區(qū)域16中形成氮氧化物層30。相似地，在所說明的納米團簇中的一個周圍的非NVM區(qū)域18中形成氮氧化物
8層32。該氮氧化物殼確保硅納米團簇的核與圍繞的氮氧化物之間的界面具有最小的表面態(tài)缺陷。當(dāng)在后續(xù)處理期間，當(dāng)納米團簇暴露在一個或多個氧化環(huán)境中時，在氮氧化物中的氮還能保護該納米團簇。
在圖6中說明的是半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步處理，在該處理中，在NVM區(qū)域16上形成光致抗蝕劑掩模34。使用該掩模，在稀氫氟(HF)酸中執(zhí)行濕法蝕刻。該蝕刻處理相對于富氮的氧化物層有選擇性地蝕刻氧化物層24。如圖6所示，可以從非NVM區(qū)域18的納米團簇下面蝕刻該氧化物。當(dāng)以此方式蝕刻時，那么納米團簇將會浮起，并且可以使用氫氧化銨、過氧化氫和去離子水的兆聲清洗來將其完全地去除。
在圖7中說明的是半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步處理，在該處理中，已經(jīng)去除了在非NVM區(qū)域18中的納米團簇。當(dāng)被去除時，將光致抗蝕劑掩模34從NVM區(qū)域16上去除。
在圖8中說明的是半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步處理，在該處理中，半導(dǎo)體器件10的表面暴露到等離子體氮化36。該處理將NVM區(qū)域16內(nèi)的納米團簇周圍的氮氧化物殼進(jìn)行氮化，并且將氮氧化物層30改變?yōu)楸砻娴鰪妼?1。該氮的存在基本上增加納米團簇在氧化環(huán)境中的免疫性。當(dāng)?shù)趸飳?0典型地包含百分之一到百分之二的氮時，在等離子體氮化36之后，納米團簇的表面附近的氮濃度能夠高達(dá)百分至十或者稍微更多。典型地，表面氮增強層31的氮濃度在百分之五與百分之十的氮之間。高的表面氮含量提供抗氧化的免疫性，而不惡化納米團簇的硅核與圍繞氧化物之間的界面。
在圖9中說明的是半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步處理，在該處理中，沉積高溫氧化物(HTO)層38，以用作控制或阻擋氧化物層。典型地，在大約七百到八百攝氏度范圍內(nèi)的溫度下，在使用硅烷或者二氯硅烷作為前體(precursor)以及大量過量的諸如N20的氧化劑的低壓CVD(化學(xué)氣相沉積)環(huán)境中沉積該HTO層38。在所說明的形式中，HTO
9層38的上表面與下面的納米團簇是保形的。在納米團簇周圍的氮化殼在控制氧化物沉積期間保護納米團簇不被消耗。在HTO層38的沉積之后，沉積多晶硅40的厚層。通過原位摻雜和/或通過離子注入來用離子摻雜該多晶硅40的層。使用該多晶硅40層以在NVM區(qū)域16中形成晶體管(未示出)的柵電極。
在圖10中說明的是半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步處理，在該處理中，通過利用掩模(未示出)來掩蔽NVM區(qū)域16，而將多晶硅40、 HTO層38、等離子體氮化層22以及柵極電介質(zhì)層14完全地從非NVM區(qū)域18中去除?？梢匀菀椎貞?yīng)用干法和濕法蝕刻的組合。例如，使用對氧化物有選擇性的傳統(tǒng)等離子體或反應(yīng)離子蝕刻(RIE)來蝕刻在非NVM區(qū)域18上的多晶硅40。通過諸如稀氫氟酸的濕化學(xué)法去除在非NVM區(qū)域18上的HTO層38。在該蝕刻步驟期間，等離子氮化層22作為蝕刻停止層。因為等離子氮化層22和柵極電介質(zhì)層14是薄層，所以其可以通過濕法蝕刻去除，并且不會導(dǎo)致任何溝槽隔離氧化物的惡化。在蝕刻期間，適當(dāng)保留NVM區(qū)域16上的多晶硅40以保護下面的層。
在圖11中說明的是半導(dǎo)體器件10的可替選的進(jìn)一步處理，該處理在執(zhí)行了結(jié)束圖2的處理之后執(zhí)行。具體地，在形成等離子體氮化層22之后，在等離子體氮化層22上直接形成納米團簇。在NVM區(qū)域16中形成NVM納米團簇42，并且非NVM區(qū)域18中形成非NVM納米團簇44。
在圖12中說明的是圖11的半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步處理。具體地，在大約800到900攝氏度下，納米團簇經(jīng)受包含氮的氧化物[NO]的氧化環(huán)境。這形成包含大約百分之二氮(N2)的薄氧化物殼。NO環(huán)境中的納米團簇的氧化處理比在氧(02)中的更加自限。該處理使得能夠形成具有在10到15埃之間尺寸的氮氧化物殼。例如，在所說明的納米團簇中的一個周圍的NVM區(qū)域16中形成氮氧化物層46。相似地，在所說明的納米團簇中的一個周圍的非NVM區(qū)域18中形成氮氧化物 層48。該氮氧化物殼確保在硅納米團簇的核與圍繞的氮氧化物之間的 界面具有最小的表面態(tài)缺陷。當(dāng)納米團簇在后續(xù)處理期間被暴露到氧 化環(huán)境中時，氮氧化物殼中的氮還保護該納米團簇。
在圖13中說明的是圖11的半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步處理。半導(dǎo)體 器件10的表面暴露到等離子體氮化。該處理使納米團簇周圍的氮氧化 物殼被氮化。氮的存在基本上增加了納米團簇在氧化環(huán)境中的免疫性。 當(dāng)?shù)趸餁さ湫偷匕俜种坏桨俜种牡獣r，等離子體氮化 之后，納米團簇表面附近的氮濃度能夠高達(dá)百分之十或者稍微更高。 該高的表面氮含量提供抗氧化的免疫性，而不惡化硅核與圍繞的氧化 物之間的界面。
在圖14中說明的是圖11的半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步處理。沉積高 溫氧化物(HTO)層52以用作控制或阻擋氧化物層。典型地，在大約 七百到八百攝氏度范圍內(nèi)的溫度下，在使用硅烷或者二氯硅烷作為前 體以及大量過量的諸如N20的氧化劑的低壓CVD (化學(xué)氣相沉積)環(huán) 境中沉積該HTO層52。在所說明的形式中，HTO層52的上表面與下 面的納米團簇是保形的。納米團簇周圍的氮化殼在控制氧化物沉積期 間，保護納米團簇不被消耗。在HTO沉積之后，沉積多晶硅54的厚 層?？梢詫Χ嗑Ч?4進(jìn)行原位摻雜或通過離子注入進(jìn)行摻雜。使用多 晶硅54層以在NVM區(qū)域16中形成晶體管的柵電極。
在圖15中說明的是圖11中的半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步處理。通過 利用掩模(未示出)來掩蔽NVM區(qū)域16，而將多晶硅54、 HTO層52 以及等離子體氮化層22完全地從非NVM區(qū)域18中去除?？梢匀菀椎?應(yīng)用干法和濕法蝕刻的組合。例如，使用對氧化物有選擇性的傳統(tǒng)等 離子體或反應(yīng)離子蝕刻(RIE)來蝕刻在非NVM區(qū)域18上的多晶硅 54?？梢酝ㄟ^諸如稀氫氟酸的濕化學(xué)法來去除在非NVM區(qū)域18上的 HTO層52。在該蝕刻步驟期間，將等離子氮化層22用作蝕刻停止層。
11在該濕法蝕刻步驟期間，在非NVM區(qū)域18中的納米團簇44被底切
(undercut)并且浮起。為了確保完全去除納米團簇，使用氫氧化銨、 過氧化氫和去離子水化學(xué)法的清洗可以結(jié)合兆聲操作使用?？梢酝ㄟ^ 諸如熱磷酸的濕法蝕刻來去除等離子體氮化層22。隨后，可以使用濕 法蝕刻來去除薄柵極介質(zhì)層14，而在不惡化非NVM區(qū)域18中的隔離 結(jié)構(gòu)的溝槽隔離氧化物(未示出)。
在圖16中說明的是在執(zhí)行結(jié)束圖2的處理之后的半導(dǎo)體器件10 的可替選的進(jìn)一步處理。具體地，在形成等離子體氮化層22之后，通 過例如低壓CVD來沉積氧化物56的層。氧化物56的厚度可以處于大 約50到100埃之間，并且在下面描述的進(jìn)一步處理期間，將其作為犧 牲層。應(yīng)該理解的是，也可以在氧化物56的位置使用除了氧化物之外 的材料。
在圖17中說明的是在圖16的處理之后的半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步 處理。具體地，通過掩模(未示出)來掩蔽非NVM區(qū)域18，并且將 氧化物56的層從NVM區(qū)域16中去除。在一種形式中，使用對下面的 等離子體氮化層22有選擇性的氫氟酸的濕法蝕刻來去除氧化物56的 層。作為對于稀氫氟酸蝕刻的蝕刻停止層而言，等離子體氮化層22是 重要的。在濕法蝕刻結(jié)束時，氧化物56的層僅保留在非NVM區(qū)域18 中，并且被完全地從NVM區(qū)域16中去除。因而，氧化物56的層被用 作犧牲層。
在圖18中說明的是在圖17的處理之后的半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步 處理。在等離子體氮化層22上直接形成多個納米團簇。在一種形式中， 納米團簇由硅形成，并且使用例如，如硅垸或乙硅垸的前體，在LPCVD 反應(yīng)器中，在450到650攝氏度之間的溫度范圍內(nèi)沉積該納米團簇。 在NVM區(qū)域16中形成NVM納米團簇58，并且在非NVM區(qū)域18中 形成非NVM納米團簇60。在大約800到900攝氏度下，納米團簇經(jīng) 受包含氮的氧化物[NO]的氧化環(huán)境。這形成包含大約百分之二的氮(N2)的薄氧化物殼。在NO環(huán)境中的納米團簇的氧化處理比在氧(02)
中的更加自限。該處理使得能夠形成具有在10到15埃之間尺寸的氮 氧化物殼。例如，在所說明的納米團簇中的一個周圍的NVM區(qū)域16 中形成氮氧化物層59。相似地，在所說明的納米團簇中的一個周圍的 非NVM區(qū)域18中形成氮氧化物層61。該氮氧化物殼確保在硅納米團 簇的核與圍繞的氮氧化物之間的界面具有最小的表面態(tài)缺陷。當(dāng)在后 續(xù)處理期間，氮氧化物殼中的氮在納米團簇暴露到氧化環(huán)境中時還能 保護該納米團簇。然后使納米團簇經(jīng)受等離子體氮化62。該氮化的目 的在于將氮氧化物層59和61的表面氮濃度增加至約五到十的原子百 分比。當(dāng)在后續(xù)處理期間，納米團簇周圍的氮氧化物殼在納米團簇被 暴露到氧化環(huán)境中時提供堅固的保護。
在圖19中說明的是在圖18的處理之后的半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步 處理。沉積高溫氧化物(HTO)層64以用作控制或阻攔氧化物層。典 型地，在大約七百到八百攝氏度范圍的溫度下，在使用硅烷或者二氯 硅烷作為前體以及大量過量的諸如N20的氧化劑的低壓CVD (化學(xué)氣 相沉積)環(huán)境中沉積該HTO層64。在所說明的形式中，HTO層64的 上表面與下面的納米團簇是保形的。在納米團簇周圍的氮化殼在控制 氧化物沉積期間，保護納米團簇不被消耗。在沉積HTO之后，沉積多 晶硅66的厚層?？梢詫υ摱嗑Ч?6進(jìn)行原位摻雜或通過離子注入進(jìn) 行摻雜。使用多晶硅66層以在NVM區(qū)域16中形成晶體管的柵電極。
在圖20中說明的是在圖19的處理之后的半導(dǎo)體器件10的進(jìn)一步 處理。通過利用掩模(未示出)來掩蔽NVM區(qū)域16，而將多晶硅66、 HTO層64以及氧化物56的層完全地從非NVM區(qū)域18中去除?？梢?容易地應(yīng)用干法和濕法蝕刻的組合。例如，使用對氧化物有選擇性的 傳統(tǒng)等離子體或反應(yīng)離子蝕刻(RIE)來蝕刻在非NVM區(qū)域18上的多 晶硅66。通過諸如稀氫氟酸的濕化學(xué)法來去除在非NVM區(qū)域18上的 HTO層64和氧化物56層。在該蝕刻步驟期間，將等離子氮化層22作 為蝕刻停止層。在該濕法蝕刻步驟期間，當(dāng)氧化物56層被蝕刻時，在
13非NVM區(qū)域18中的納米團簇44被底切并且浮起。為了確保完全去除 納米團簇，使用氫氧化銨、過氧化氫和去離子水化學(xué)法的清洗可以結(jié) 合兆聲操作使用?？梢酝ㄟ^諸如熱磷酸的濕法蝕刻來去除等離子體氮 化層22。隨后，可以使用濕法蝕刻來去除薄柵極電介質(zhì)層14，而不惡 HHF JN VM IAi現(xiàn)i 8 ^ H'、J響罔結(jié)f~ H'、J PJ悄響尚取m鄉(xiāng)、木不出J 。
至此，應(yīng)該清楚，已經(jīng)提供了一種用于有效地從集成電路的選定 區(qū)域去除先前形成的納米團簇的方法。此外，已經(jīng)提供了一種用于在 保留納米團簇的所需電特性的同時，保護納米團簇不受氧化和其他處 理影響的方法。通過執(zhí)行低能量的等離子體氮化，可以將氮定位于靠 近納米團簇下面的NVM隧道氧化物的表面。此外，氮濃度在大約五到
十的原子百分比范圍內(nèi)，該范圍對于選擇性地蝕刻上面的層是足夠的， 而沒有高到足以對納米團簇下面的氧化物引入電缺陷。因為極其難以 獲得要達(dá)到高于一或二的原子百分比的氮濃度并且需要對整個器件特
性有負(fù)面影響的極高的溫度，所以向NVM隧道氧化物引入氮的可替選 方法，如將納米團簇下面的整個氧化物氮化是難以解決的。另外，整 個氧化物的氮化不會產(chǎn)生高得足以達(dá)到以上目的的原子氮濃度。
此外，將納米團簇圍繞的氮氧化物的等離子體氮化用以提供氧化 阻擋，所述氧化阻擋對于在后續(xù)涉及氧化環(huán)境的處理期間保護納米團 簇而言是重要的。不使用等離子體氮化而形成的氮氧化物是薄氮氧化 物層，并且因為其典型的一到二的原子百分比的低氮水平而對納米團 簇提供有限的保護。然而，從器件的觀點來看，需要圍繞納米團簇的 薄氮氧化物層，因為其確保在納米團簇的硅核與氮氧化物殼之間的界 面處存在最小的表面缺陷狀態(tài)。因為與較小的納米團簇相比，較大的 納米團簇形成更厚的殼，所以形成該氮氧化物層的處理還進(jìn)一步有助 于使得納米團簇的尺寸更加均勻。納米團簇的等離子體氮化使在氮氧 化物殼的表面附近的氮濃度增加到大約五到十的原子百分比，該濃度 對于作為氧化阻擋而言是足夠高的，但沒有高到足以惡化納米團簇的 電特性。因而，在此描述的方法提供了抗氧化的保護，同時避免在諸
14如非易失性存儲器的器件應(yīng)用中引入不期望的電活性表面態(tài)。硅納米 團簇周圍的氮氧化物薄層確保硅納米團簇的表面態(tài)是最少的。因而， 每個納米團簇周圍的氧化物最小化了納米團簇上電荷陷阱的存在。
在一種形式中，提供了一種通過提供具有半導(dǎo)體層的襯底來制造 半導(dǎo)體器件的方法，該半導(dǎo)體層具有用于非易失性存儲器的第一部分 和除了第一部分之外的第二部分。在半導(dǎo)體層上形成第一電介質(zhì)層。 在該第一電介質(zhì)層上執(zhí)行去耦等離子體氮化的步驟。在第一部分上形 成第一多個納米團簇，以及在第二部分上形成第二多個納米團簇。去 除第二多個納米團簇，以及在半導(dǎo)體層上形成第二電介質(zhì)層。在第二 電介質(zhì)層上形成導(dǎo)電層。在一種形式中，去除第二多個納米團簇發(fā)生 在形成第二電介質(zhì)層之后。在另一種形式中，在去除第二多個納米團 簇之前，執(zhí)行穿過第二部分上的第二電介質(zhì)層和導(dǎo)電層的蝕刻。在另 一種形式中，在形成第一多個和第二多個納米團簇之前，在第一電介 質(zhì)層上形成第三電介質(zhì)層。在形成第一多個和第二多個納米團簇之前， 執(zhí)行穿過第一部分上的第三電介質(zhì)層的蝕刻。在另一種形式中，在第 一和第二多個納米團簇中的每個納米團簇周圍形成氮氧化物層。對氮
氧化物層執(zhí)行遠(yuǎn)距離等離子體氮化。在又一種形式中，在形成第二電 介質(zhì)層之前，去除第二多個納米團簇。在又一種形式中，在形成第一 多個和第二多個納米團簇之前，在第一電介質(zhì)層上形成第三電介質(zhì)層。 在又一種形式中，在形成第一和第二多個納米團簇之后，蝕刻在第二 部分上的第三電介質(zhì)。在又一種形式中，去除第二多個納米團簇的進(jìn) 一步特征在于借助于剝離處理。在又一種形式中，在第一和第二多個 納米團簇的每個納米團簇周圍形成氮氧化物層。在形成第二電介質(zhì)層 之前，對第一多個納米團簇的氮氧化物層執(zhí)行執(zhí)行遠(yuǎn)距離等離子體氮 化。在另一種形式中，去耦等離子體氮化導(dǎo)致在第一電介質(zhì)層中形成 具有至少百分之五的氮濃度的層。
在另一種形式中，提供一種通過提供具有半導(dǎo)體層的襯底來形成 半導(dǎo)體器件的方法，該半導(dǎo)體層具有用于非易失性存儲器的第一部分和除了第一部分之外的第二部分。在半導(dǎo)體層上形成隧道電介質(zhì)層。 對隧道電介質(zhì)層執(zhí)行去耦等離子體氮化。在第一部分上形成第一多個 納米團簇，以及在第二部分上形成第二多個納米團簇。去除第二多個 納米團簇。在半導(dǎo)體層上形成控制電介質(zhì)層。在控制電介質(zhì)層上形成 柵極層。在一種形式中，去耦等離子體氮化導(dǎo)致在隧道電介質(zhì)中形成 具有至少百分之五的氮濃度的層。在另一種形式中，在形成第一和第 二多個納米團簇之前，在隧道電介質(zhì)層上形成犧牲層。在犧牲層上形 成第二多個納米團簇之后，通過掩蔽第一部分及蝕刻在第二部分上的 犧牲層來提供該去除。在另一種形式中，在去除第二多個納米團簇期 間，將在隧道電介質(zhì)中的層用作蝕刻停止層。在第一多個和第二多個 納米團簇中的每個納米團簇周圍形成氮氧化物層。在去除第二多個納 米團簇之后，對第一多個納米團簇上的氮氧化物層執(zhí)行遠(yuǎn)距離等離子 體氮化。在一種形式中，犧牲層是通過熱氧化形成的氧化物層。在另 一種形式中，控制電介質(zhì)是氧化物以及柵極導(dǎo)體是多晶硅。在另一種 形式中，犧牲層提供在柵極電介質(zhì)上。在形成第一多個和第二多個納 米團簇之前，去除第一部分上的犧牲層。去除第二多個納米團簇發(fā)生 在形成控制電介質(zhì)和柵極導(dǎo)體之后。
在又一種形式中，提供一種形成半導(dǎo)體器件的方法。襯底具有半 導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層具有用于非易失性存儲器的第一部分和除了第一 部分之外的第二部分。在半導(dǎo)體層上形成隧道電介質(zhì)層。對隧道電介 質(zhì)層執(zhí)行去耦等離子體氮化，以形成在隧道電介質(zhì)中氮濃度為至少百 分之五的層。在隧道電介質(zhì)上形成電介質(zhì)層。在第一部分上形成第一 多個納米團簇，以及在第二部分上形成第二多個納米團簇。通過蝕刻 第二部分上的電介質(zhì)層以及使用具有氮濃度的層作為蝕刻停止層，來 去除第二多個納米團簇。在半導(dǎo)體層上形成控制電介質(zhì)層。在控制電 介質(zhì)層上形成柵極層。在另一種形式中，通過隧道電介質(zhì)的頂部的熱 氧化來形成電介質(zhì)層。在第一多個和第二多個納米團簇的每個納米團 簇周圍形成氮氧化物層。在去除第二多個納米團簇之后，對第一多個 納米團簇執(zhí)行氮氧化物層上的遠(yuǎn)距離等離子體氮化。在上述的說明書中，已經(jīng)參考特定的實施例對本發(fā)明進(jìn)行描述。 然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解，在不脫離如下面權(quán)利要求中所闡 明的本發(fā)明范圍的情況下，可以做出各種的修改和改變。因此，說明 書和附圖被認(rèn)為是說明性的而不是出于限制性的意義，并且旨在將所 有此類修改都包括在本發(fā)明的范圍中。
關(guān)于特定實施例以上已經(jīng)描述了利益、其他優(yōu)點以及問題的解決 方法。然而，利益、優(yōu)點、問題的解決辦法以及可以導(dǎo)致發(fā)生任何利 益、優(yōu)點或解決辦法或使其更明顯的任何元件都不被構(gòu)造為任何或所 有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必需的或本質(zhì)的特征或元件。如在此使用的， 術(shù)語"包括"、"包含"或其的任何其他變形，旨在覆蓋非排他性的 包含，使得包括一系列元件的處理、方法、產(chǎn)品或裝置不僅僅包括那 些元件，而是可以包括沒有明確列出的或者對處理、方法、產(chǎn)品或裝 置固有的其他元件。如在此使用的，術(shù)語"一"或"一個"，被限定
為一個或多于一個。如在此使用的，術(shù)語"多個"，被限定為兩個或 多于兩個。如在此使用的，術(shù)語"另一個"，被限定為至少第二個或 更多個。如在此使用的，術(shù)語包含和/或具有，被限定為包括(即，開 放式語言)。如在此使用的，術(shù)語"耦合"，被限定為連接，盡管其 不必須是直接地連接，并且也不必須是機械地連接。
1權(quán)利要求
1. 一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括提供具有半導(dǎo)體層的襯底，所述半導(dǎo)體層具有用于非易失性存儲器的第一部分以及除了所述第一部分之外的第二部分；在所述半導(dǎo)體層上形成第一電介質(zhì)層；在所述第一電介質(zhì)層上執(zhí)行去耦等離子體氮化的步驟；在所述第一部分上形成第一多個納米團簇，以及在所述第二部分上形成第二多個納米團簇；去除所述第二多個納米團簇；在所述半導(dǎo)體層上形成第二電介質(zhì)層；以及在所述第二電介質(zhì)層上形成導(dǎo)電層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述去除所述第二多個納米團簇的步驟發(fā)生在形成第二電介質(zhì)層之后。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括在所述去除所述第二多個納米團簇的步驟之前，蝕刻穿過在所述第二部分上的第二電介質(zhì)層和導(dǎo)電層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述第一多個納米團簇以及所述第二多個納米團簇之前，在所述第一電介質(zhì)層上形成第三電介質(zhì)層；以及在形成所述第一多個以及所述第二多個納米團簇之前，蝕刻穿過在所述第一部分上的第三電介質(zhì)層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括在所述第一多個納米團簇以及所述第二多個納米團簇中的每個納米團簇周圍形成氮氧化物層；以及對每個氮氧化物層執(zhí)行遠(yuǎn)距離等離子體氮化的步驟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述去除所述第二多個納米 團簇的步驟在形成第二電介質(zhì)層之前。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述第一多個以及所述第二多個納米團簇之前，在所述第一電介質(zhì)層上形成第三電介質(zhì)層；以及在形成所述第一和第二多個納米團簇之后，蝕刻在所述第二部分 上的第三電介質(zhì)層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述去除所述第二多個納米 團簇的步驟的進(jìn)一步特征在于借助于剝離處理。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括 在所述第一多個納米團簇和所述第二多個納米團簇的每個納米團簇周圍形成氮氧化物層；以及在形成所述第二電介質(zhì)層之前，對所述第一多個納米團簇周圍的 每個氮氧化物層執(zhí)行遠(yuǎn)距離等離子體氮化的步驟。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中執(zhí)行所述去耦等離子體氮 化的步驟導(dǎo)致在所述第一電介質(zhì)層中形成具有至少百分之五的氮濃度 的層。
11. 一種形成半導(dǎo)體器件的方法，包括提供具有半導(dǎo)體層的襯底，所述半導(dǎo)體層具有用于非易失性存儲 器的第一部分以及除了所述第一部分之外的第二部分； 在所述半導(dǎo)體層上形成隧道電介質(zhì)層； 對所述隧道電介質(zhì)層執(zhí)行去耦等離子體氮化的步驟； 在所述第一部分上形成第一多個納米團簇，以及在所述第二部分 上形成第二多個納米團簇；去除所述第二多個納米團簇； 在所述半導(dǎo)體層上形成控制電介質(zhì)層；以及 在所述控制電介質(zhì)層上形成柵極層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中執(zhí)行所述去耦等離子體氮 化的步驟導(dǎo)致在所述隧道電介質(zhì)層中形成具有至少百分之五的氮濃度 的層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括 在形成所述第一多個納米團簇以及所述第二多個納米團簇之前，在所述隧道電介質(zhì)層上形成犧牲層，其中所述去除步驟包括在所述犧牲層上形成所述第二多個納米團簇之后，掩蔽所述第一部分以及蝕 刻在所述第二部分上的犧牲層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在所述去除所述第二多個 納米團簇的步驟期間，將在所述隧道電介質(zhì)層中的所述層用作蝕刻停 止層。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括 在所述第一多個納米團簇以及所述第二多個納米團簇中的每個納米團簇周圍形成氮氧化物層；以及在所述去除所述第二多個納米團簇的步驟之后，對所述第一多個 納米團簇周圍的每個氮氧化物層執(zhí)行遠(yuǎn)距離等離子體氮化的步驟。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述犧牲層是通過熱氧化形成的氧化物層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述控制電介質(zhì)層包括氧 化物，所述柵極層包括多晶硅。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括 在所述柵極電介質(zhì)上沉積犧牲層，以及在形成所述第一多個納米團簇以及所述第二多個納米切簇之前， 去除在所述第一部分上的犧牲層，其中所述去除所述第二多個納米團 簇發(fā)生在形成所述控制電介質(zhì)層和所述柵極層之后。
19. 一種形成半導(dǎo)體器件的方法，包括提供具有半導(dǎo)體層的襯底，所述半導(dǎo)體層具有用于非易失性存儲 器的第一部分以及除了所述第一部分之外的第二部分； 在所述半導(dǎo)體層上形成隧道電介質(zhì)層；對所述隧道電介質(zhì)層執(zhí)行去耦等離子體氮化的步驟，以在所述隧 道電介質(zhì)層中形成氮濃度為至少百分之五的層； 在所述隧道電介質(zhì)層上形成電介質(zhì)層；在所述第一部分上形成第一多個納米團簇，以及在所述第二部分 上形成第二多個納米團簇；通過蝕刻所述第二部分上的電介質(zhì)層以及使用具有氮濃度的所述 層作為蝕刻停止層，去除所述第二多個納米團簇；在所述半導(dǎo)體層上形成控制電介質(zhì)層；以及在所述控制電介質(zhì)層上形成柵極層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述形成電介質(zhì)層是通過 所述隧道電介質(zhì)層的頂部的熱氧化進(jìn)行的，進(jìn)一步包括在所述第一多個納米團簇以及所述第二多個納米團簇中的每個納 米團簇周圍形成氮氧化物層；以及在去除所述第二多個納米團簇之后，對所述第一多個納米團簇周 圍的每個氮氧化物層執(zhí)行遠(yuǎn)距離等離子體氮化的步驟。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括具有半導(dǎo)體層(12)的襯底(12)，所述半導(dǎo)體層(12)具有用于非易失性存儲器的第一部分(16)以及除了所述第一部分(16)之外的第二部分(18)。在半導(dǎo)體層上形成第一電介質(zhì)層(14)。對該第一電介質(zhì)層執(zhí)行等離子體氮化。在第一部分上形成第一多個納米團簇(20)，以及在第二部分上形成第二多個納米團簇(28)。去除第二多個納米團簇。在半導(dǎo)體層上形成第二電介質(zhì)層(38)。在第二電介質(zhì)層上形成導(dǎo)電層(40)。
文檔編號H01L21/3205GK101501825SQ200780028759
公開日2009年8月5日 申請日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月25日
發(fā)明者拉杰什·A·拉奧, 拉馬錢德蘭·穆拉利德哈, 羅伯特·F·施泰梅爾, 羅天英, 謝里·G·斯特勞布 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司