專利名稱：形成快閃存儲器件的柵極圖案的方法
形成快閃存儲器件的柵極圖案的方法 相關(guān)申請的交叉引用本發(fā)明要求2007年3月27日提交的韓國專利申請10-2007-29626 的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及形成快閃存儲器件的柵極圖案的方法，更具體地涉及形 成可以降低快閃存儲器件的字線電阻的快閃存儲器件的柵極圖案的方 法。
背景技術(shù)：
通常，快閃存儲單元包括柵極，其中在半導(dǎo)體襯底上層疊隧道介電 層、浮置柵極、介電層和控制柵極，和在柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底上形成 結(jié)區(qū)。隨著熱電子注入到浮置柵極，數(shù)據(jù)編程到快閃存儲單元中，并且 隨著通過F-N隧穿釋放注入的電子，擦除編程到快閃存儲單元中的數(shù)據(jù)。圖l是說明形成快閃存儲器件的柵極圖案的常規(guī)方法的截面圖。參考圖1,在半導(dǎo)體襯底10上順序地層層疊隧道介電層11、用于 浮置柵極的導(dǎo)電層12、介電層13、用于控制柵極的導(dǎo)電層14、金屬電 極層15以及硬掩模膜16和17。然后實施圖案化工藝以形成柵極圖案。近年來，隨著半導(dǎo)體器件變得更高度集成，圖案的尺寸降低。在柵 極圖案的蝕刻過程中的橫向損傷導(dǎo)致出現(xiàn)彎曲外形。尤其是，在介電層 的蝕刻過程中發(fā)生的金屬電極層15的側(cè)壁損傷導(dǎo)致字線電阻增加。因 此，器件的運行變慢，并且電特性降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的多種實施方案涉及形成快閃存儲器件的柵極圖案的方法， 其可以通過在柵極圖案的蝕刻過程中利用例如具有高分子量的氬氣(Ar)氣體改善等離子體的各向異性蝕刻特性，并且通過減少金屬電極層的過 蝕刻減少彎曲外形(bowing profile),從而降低字線電阻并且改善電特性。在本發(fā)明的一個實施方案中，形成快閃存儲器件的柵極圖案的方法可以包括在半導(dǎo)體襯底上形成隧道介電層、用于浮置柵極的導(dǎo)電層、 介電層、用于控制柵極的導(dǎo)電層、金屬電極層、和硬掩模膜；通過使用 硬掩模膜實施蝕刻工藝來蝕刻金屬電極層，由此暴露用于控制柵極的導(dǎo) 電層；和蝕刻暴露的用于控制柵極的導(dǎo)電層、介電層和用于浮置柵極的 導(dǎo)電層。在金屬電極層的蝕刻中，金屬電極層的上側(cè)壁的正坡度 (positive slope)可以形成為大于金屬電極層的下側(cè)壁的正坡度。在本發(fā)明的一個實施方案中，硬掩模膜可以包括例如氧化物膜、非 晶碳層、氧氮化硅(SiON)層、和抗反射涂(ARC)層。可以由例如多晶硅 膜形成用于浮置柵極的導(dǎo)電層和用于控制柵極的導(dǎo)電層?？梢杂衫绻?化鴒(WSix)形成金屬電極層。可以利用例如甲硅烷(MS)或二氯硅烷 (Dichlorosi 1 ine ) (DCS)方法形成金屬電極層。在本發(fā)明的一個實施方案中，金屬電極層的蝕刻工藝可以包括利用 金屬電極層作為目標(biāo)實施的第一蝕刻工藝以及過蝕刻金屬電極層的第 二蝕刻工藝。在本發(fā)明的一個實施方案中，可以在約4-10mT的低壓范圍內(nèi)利用 約20 30sccm的三氟化氮(NF3)、 Ar氣體、約800 ~ 1200W的源功率、 和約40~100W的偏壓功率來實施第一蝕刻工藝?？梢酝ㄟ^^殳定過蝕刻 目標(biāo)為約20~40%來實施第二蝕刻工藝。另外，可以利用二氟化氮(NF2) 氣體、氯(Cl2)氣體和Ar氣體實施第二蝕刻工藝?？梢栽贗CP型設(shè)備中 實施第一蝕刻工藝和第二蝕刻工藝。用于控制柵極的導(dǎo)電層和介電層的 蝕刻步驟可以利用金屬電極層的蝕刻步驟原位進行。


圖l是說明形成快閃存儲器件的柵極圖案的常規(guī)方法的截面圖。圖2~5是說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案形成快閃存儲器件的柵 極圖案的方法的截面圖。圖6是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明一個實施方案的快閃存儲器件的 字線電阻的圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將參考

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。這些實施方案僅 用于說明性的目的，本發(fā)明不限于此。參考圖2，可以在半導(dǎo)體襯底100上形成隧道介電層101。可以例 如由氧化物膜形成隧道介電層101。可以在包括隧道介電層101的整個 表面上形成用于浮置柵極的導(dǎo)電層102?？梢岳缬啥嗑Ч枘ば纬捎糜?浮置柵極的導(dǎo)電層102。可以在包括用于浮置柵極的導(dǎo)電層102的整個 表面上形成介電層103、用于控制柵極的導(dǎo)電層104、和金屬電極層105。 可以順序地在整個表面上形成介電層103、用于控制柵極的導(dǎo)電層104、 和金屬電極層105。介電層103例如可具有其中順序地形成第一氧化物 膜、氮化物膜和第二氧化物膜的氧化物/氮化物/氧化物(ONO)結(jié)構(gòu)。 可以例如由多晶硅膜形成用于控制柵極的導(dǎo)電層104?？梢杂衫鏦SL 形成金屬電極層105?？梢岳缋眉坠柰?MS)或二氯硅烷(DCS)方法 形成金屬電極層105。可以在包括金屬電極層105的整個表面上形成第一硬掩模膜106、 第二硬掩模膜107、第三硬掩模膜108、和抗反射涂(ARC)層109?？梢?順序地在整個表面上形成第一硬掩模膜106、第二硬掩模膜107、第三 硬掩模膜108和抗反射涂(ARC)層109?？梢岳缬裳趸锬ば纬傻谝挥?掩模膜106?？梢岳缬煞蔷紝有纬傻诙惭谀Ｄ?07?？梢岳缬?SiON形成第三硬掩模膜108。其后，可以通過在涂覆抗蝕劑材料之后實 施曝光和顯影工藝在第三硬掩模膜108上形成光刻膠圖案110。參考圖3,可以利用例如使用光刻膠圖案的蝕刻工藝來蝕刻第三硬 掩模膜，從而形成蝕刻掩模圖案?？梢岳梦g刻掩模圖案來圖案化第一 和第二硬掩模膜106和107。然后可以除去第三硬掩模膜?？梢詫嵤┏?去或不除去ARC層的另外的蝕刻工藝。參考圖4,可以使用第一和第二硬掩模膜106和107利用蝕刻工藝 來蝕刻金屬電極層105和用于控制柵極的導(dǎo)電層104，使得暴露介電層 103。在該蝕刻工藝中，蝕刻金屬電極層105的工藝可以分為第一蝕刻 工藝和第二蝕刻工藝。在第一蝕刻工藝中，例如可以使用分子量大于氦 (He)氣體的Ar氣體以增加等離子體的各向異性蝕刻特性。可以例如利 用金屬電極層105作為目標(biāo)實施第一蝕刻工藝。另外，為了降低金屬電極層105的下側(cè)壁的正坡度同時改善金屬電極層105的彎曲現(xiàn)象，可以 在下列條件下實施第一蝕刻工藝在約4 10mT的低壓范圍中，使用約 800 ~ 1200W的源功率、使用約40~ 100W的偏壓功率、使用Ar的稀釋 氣體、使用約20~ 30sccm的NF3、和設(shè)定為約20 ~ 40%的過蝕刻目標(biāo)。 換句話說，金屬電極層105的上側(cè)壁的正坡度可以形成為大于金屬電極 層105的下側(cè)壁的正坡度?？梢岳美鏝F2氣體、Ch氣體和Ar氣體 實施第二蝕刻工藝以過蝕刻金屬電極層105。參考圖5，可以通過實施蝕刻工藝來蝕刻介電層103和用于浮置柵 極的導(dǎo)電層102，從而形成柵極圖案。該蝕刻過程可以例如利用金屬電 極層105和用于控制柵極的導(dǎo)電層104的上述蝕刻工藝來原位進行。圖6是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明一個實施方案的快閃存儲器件的 字線電阻(WLRS)的圖。由圖6可見，和現(xiàn)有技術(shù)相比的時候，根據(jù)本 發(fā)明的一個實施方案的快閃存儲器件的字線電阻降低約15%~20%。盡管已經(jīng)參考具體的實施方案進行了上述說明，應(yīng)理解，在不背離本 發(fā)明和所附權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā) 明進行變化和改變。
權(quán)利要求
1.一種形成快閃存儲器件的柵極圖案的方法，所述方法包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底上形成隧道介電層、用于浮置柵極的導(dǎo)電層、介電層、用于控制柵極的導(dǎo)電層、金屬電極層和硬掩模膜；通過使用所述硬掩模膜實施蝕刻工藝來蝕刻所述金屬電極層，由此暴露所述用于控制柵極的導(dǎo)電層；和蝕刻所述暴露的用于控制柵極的導(dǎo)電層、所述介電層、和所述用于浮置柵極的導(dǎo)電層，其中，在所述金屬電極層的蝕刻中，在所述金屬電極層的上側(cè)壁的正坡度形成為大于所述金屬電極層的下側(cè)壁的正坡度。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中在所述半導(dǎo)體襯底上順序地形成所述隧 道介電層、所述用于浮置柵極的導(dǎo)電層、所述介電層、所述用于控制柵 極的導(dǎo)電層、所述金屬電極層、和所述硬掩模膜。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中順序地蝕刻所述暴露的用于控制柵極的 導(dǎo)電層、所述介電層和所述用于浮置柵極的導(dǎo)電層。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中所述硬掩模膜包括氧化物膜、非晶碳層、 SiON層、和抗反射涂(ARC)層。
5. 權(quán)利要求4的方法，其中順序地形成所述氧化物膜、所述非晶碳 層、所述SiON層和所述ARC層。
6. 權(quán)利要求1的方法，其中所述用于浮置柵極的導(dǎo)電層和所述用于 控制柵極的導(dǎo)電層由多晶硅膜形成。
7. 權(quán)利要求1的方法，所述介電層具有其中順序地形成第一氧化物 膜、氮化物膜和第二氧化物膜的氧化物/氮化物/氧化物結(jié)構(gòu)。
8. 權(quán)利要求1的方法，其中所述金屬電極層由WSL形成。
9. 權(quán)利要求1的方法，其中利用甲硅烷(MS)或二氯硅烷(DCS)方法 形成所述金屬電極層。
10. 權(quán)利要求1的方法，其中所述金屬電極層的蝕刻工藝包括利用所述金屬電極層作為目標(biāo)實施的第一蝕刻工藝和過蝕刻所述金屬電極 層的第二蝕刻工藝。
11. 權(quán)利要求10的方法，其中利用Ar氣體實施所述第一蝕刻工藝。
12. 權(quán)利要求10的方法，其中利用約2 0 ~ 30sccm的NF3所述所述第 一蝕刻工藝。
13. 權(quán)利要求10的方法，其中在約4 ~ lOmT的低壓范圍中利用約 800 ~ 1200W的源功率和約40~ IOOW的偏壓功率實施所述第一蝕刻工 藝。
14. 權(quán)利要求10的方法，其中通過設(shè)定過蝕刻目標(biāo)為約20 ~ 40%來 實施所述第二蝕刻工藝。
15. 權(quán)利要求10的方法，其中利用NF2氣體、Cl2氣體和Ar氣體實 施所述第二蝕刻工藝。
16. 權(quán)利要求10的方法，其中在ICP型設(shè)備中實施所述第一蝕刻工 藝和所述第二蝕刻工藝。
17. 權(quán)利要求1的方法，其中所述用于控制柵極的導(dǎo)電層和所述介 電層的蝕刻步驟利用所述金屬電極層的蝕刻步驟原位進行。
全文摘要
一種形成快閃存儲器件的柵極圖案的方法，可包括在半導(dǎo)體襯底上形成隧道介電層、用于浮置柵極的導(dǎo)電層、介電層、用于控制柵極的導(dǎo)電層、金屬電極層和硬掩模膜?？梢晕g刻金屬電極層，使得上側(cè)壁的正坡度可以形成為大于金屬電極層的下側(cè)壁的正坡度。然后可以蝕刻用于控制柵極的導(dǎo)電層、介電層和用于浮置柵極的導(dǎo)電層。例如可使用高分子量氬氣以改善等離子體的各向異性的蝕刻特性?？梢詼p少金屬電極層的過蝕刻以減少彎曲外形?？梢越档妥志€的電阻并且可以改善電特性。
文檔編號H01L21/336GK101276755SQ20081000271
公開日2008年10月1日 申請日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者李仁魯 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司