專利名稱：閃速存儲(chǔ)器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閃速存〗諸器件及其制造方法，更具體地，本發(fā) 明涉及一種閃速存儲(chǔ)器件及其制造方法，其中對(duì)溝道的內(nèi)壁(inner wall)實(shí)施用于形成隔離層的預(yù)注入，以將離子注入到有源區(qū)的兩 個(gè)拐角(corner)中，乂人而可通過補(bǔ)償由熱處理導(dǎo)致的乂人拐角中擴(kuò) 散和滲漏離子來增強(qiáng)操作的可靠性。
背景技術(shù)：
閃速存儲(chǔ)器件是一種非易失性存儲(chǔ)器件，即使是在不提供電源 時(shí)它也能4呆持存4諸在存<諸單元(memory cell)中的4言息，并且當(dāng)該 閃速存儲(chǔ)器件被安裝至電路板時(shí)，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行高速電擦除。
可以將閃速存儲(chǔ)器件配置為作為有源區(qū)的單元區(qū)(cell region ) :被溝道中的隔離層140，限定為場(chǎng)區(qū)(field region ),并且該有源區(qū)具 有才冊(cè)氧4b層、浮4冊(cè)(floating gate )、層間電介質(zhì)(interlayer dielectirc ) 以及控制4冊(cè)的層狀結(jié)構(gòu)。
如圖1A所示， 一種制造閃速存儲(chǔ)器件的方法可包括在由諸如 硅的半導(dǎo)體材料制成的半導(dǎo)體村底100上和/或上方，順序地疊加襯
墊氧化層(pad oxide ) 110，村墊氮化層112以及襯墊TEOS氧化層 114?？梢酝ㄟ^;兄積、來實(shí)施這才羊的層疊(lamination )。
如圖IB所示，為限定有源區(qū)，可通過一種常^見的光刻法在襯 墊TEOS氧化層114上和/或上方形成具有通孔120a的光刻膠120， 該光刻膠用于封閉有源區(qū)并開放場(chǎng)區(qū)。在這種情況下，可通過隨后 的(sequential)涂覆光刻月交/光刻/顯影的過程來實(shí)施光刻。
如圖1C所示，使用蝕刻掩模對(duì)光刻膠120進(jìn)行蝕刻，以去除 由光刻膠120的通孔120a開放的區(qū)域中的部分襯墊TEOS氧化層 114、襯墊氮化層112、襯墊氧化層110以及半導(dǎo)體襯底100，并且 在半導(dǎo)體4于底100的上#]( upper side )開j成j氐溝道(depressed trench ) 130。更詳細(xì)地，通過使用光刻膠120實(shí)施的蝕刻來蝕刻襯墊氮化 層112，并且可通過<吏用經(jīng)蝕刻的4于墊氮化層112的圖案進(jìn)行的蝕 刻來除去半導(dǎo)體襯底100的上部，由此可使用角度為15。至45。的斜 度々蟲亥'J ( slope etching )。
如圖ID所示，將諸如氧化物的絕》彖層140充分嵌入溝道130中。
如圖IE所示，實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光使得被嵌入的絕緣層140的 表面部分地(partially)平面化，直到暴露襯墊氮化層112的表面。 這才羊，就通過在溝道130中形成的絕鄉(xiāng)彖層140完成(complete) 了 淺溝道隔離層140'，并且除相應(yīng)的隔離層140，之外的區(qū)域被限定為
有源區(qū)。
如圖IF所示，對(duì)襯墊氮化層112和襯墊氧化層110實(shí)施濕法 去除(wet strip ),以暴露半導(dǎo)體襯底100的有源區(qū)的表面，由此， 可通過濕蝕刻除去4于墊氮4b層112，并通過實(shí)施濕法清洗除去4于墊 氧化層110。 如圖1G所示，對(duì)半導(dǎo)體4十墊100上暴露的有源區(qū)的表面上和 /或上方進(jìn)4亍氧化以形成作為屏障的薄氧化層150。當(dāng)實(shí)施隨后的 (follow)阱注入時(shí)，屏蔽氧化層(screen oxide ) 150偵:得對(duì)半導(dǎo)體 村底100的損害最小化。
如圖1H所示，對(duì)半導(dǎo)體襯底100的有源區(qū)實(shí)施阱注入，從而 在半導(dǎo)體襯底100中形成離子注入層160。該注入4吏用硼離子(11B+ ) 來形成三阱(triple wells )。
如圖II所示，對(duì)半導(dǎo)體4于底100的有源區(qū)實(shí)施調(diào)節(jié)閾值電壓 (Vth )的5主入(threshold voltage adjusting implant), 乂人而^奪調(diào)節(jié)閾 值電壓的離子注入到離子注入層160中。盡管沒有示出，但可以使 用光刻膠作為掩模來實(shí)施注入。
如圖1J所示，實(shí)施一種熱處J里(thermal process)以^l夸注入的 離子重新結(jié)合(re-bond )至半導(dǎo)體襯底100內(nèi)的離子注入層160中。 該熱處理可以是快速熱處理(RTP)。
如圖IK所示，在半導(dǎo)體4于底100上和/或上方適當(dāng)；也(properly ) 形成柵-才及氧化層170和浮4冊(cè)180。浮4冊(cè)180通常由多晶石圭層形成。 然后，將層間電介質(zhì)以及控制柵疊加在浮柵180上和/或上方，以形 成層狀柵極。
然而，閃速存4諸器件的制造方法中具有以下缺點(diǎn)。如圖1K所 示，與隔離層140'之間的中心區(qū)B相比，隔離層140'之間的有源區(qū) 表面兩側(cè)的A和C兩個(gè)拐角所占據(jù)的區(qū)域是不能忽略的。因此，當(dāng) 實(shí)施熱處理時(shí)，注入到拐角A和C中的離子(11B+)擴(kuò)散和逸出， 從而使相應(yīng)區(qū)域的摻雜濃度降低至低于中心區(qū)域B的濃度。結(jié)果， 在之后的時(shí)間中使用閃速存儲(chǔ)器件時(shí)，電流不會(huì)均勻地流過有源區(qū) 的整個(gè)表面。電流流過低摻雜濃度的拐角A和拐角C,漏電流的增
力口導(dǎo)致了可靠寸生專交差(inferiority )，并且由于集中(concentrated ) 的電流會(huì)導(dǎo)致使用壽命縮短。

發(fā)明內(nèi)容
具體實(shí)施方式
涉及一種閃速存儲(chǔ)器件及其制造方法，其中對(duì)溝 道的內(nèi)壁(wall)實(shí)施用于形成隔離層的預(yù)注入，以將離子注入有 源區(qū)的兩個(gè)拐角中，/人而通過補(bǔ)償由隨后實(shí)施熱處理導(dǎo)致的/人拐角 中擴(kuò)散和逸出的離子來增強(qiáng)操作的可靠性。
具體實(shí)施方式
涉及一種閃速存儲(chǔ)器件及其制造方法，為了補(bǔ)償 由熱處理導(dǎo)致的拐角中離子的損失，該方法通過對(duì)溝道的內(nèi)壁實(shí)施 預(yù)注入來保證^搡作的可靠性。
具體實(shí)施方式
涉及一種制造閃速存^(諸器件的方法，該方法可包 *括下列步驟中的至少一個(gè)在半導(dǎo)體^"底的上部中形成^f氐溝道 (depressed trench );然后通過只t溝道的內(nèi)壁進(jìn)4亍予貞;主入，^夸離子;主 入到與溝道內(nèi)壁相"t妻觸的有源區(qū)；然后通過將絕虛彖層嵌入溝道中并 使該絕緣層平面化而形成隔離層；然后通過向半導(dǎo)體襯底的有源區(qū) 的表面進(jìn)行阱注入，注入與進(jìn)行預(yù)注入時(shí)相同的離子；然后對(duì)該半 導(dǎo)體襯底的表面實(shí)施調(diào)節(jié)閾值電壓的注入。
具體實(shí)施方式
涉及一種閃速存4諸器件，其可包4舌以下至少一 種在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)中形成的垂直離子注入層(vertical ion injection layer );在半導(dǎo)體襯底的無源區(qū)的半導(dǎo)體襯底中形成的隔離 層；在有源區(qū)中形成的基本上垂直于垂直離子注入層的水平離子注 入層；以及形成于半導(dǎo)體襯底上的層狀柵-極(laminated gate )。
具體實(shí)施方式
涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該法可包4舌以 下步驟中的至少一個(gè)通過蝕刻半導(dǎo)體襯底而在半導(dǎo)體襯底中形成
溝道；然后在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)內(nèi)的溝道的側(cè)壁上形成第一離子
形成第二離子注入層；然后至少在該有源區(qū)上進(jìn)^f亍調(diào)節(jié)閾^直電壓的 注入，其中第一離子注入層和第二離子注入層在有源區(qū)部分處重 疊，以4吏該重疊部分具有高于有源區(qū)的非重疊部分的摻雜濃度；然 后在有源區(qū)上形成柵^l結(jié)構(gòu)。才艮據(jù)多種具體實(shí)施方式
，該半導(dǎo)體器 件可以是閃速存儲(chǔ)器件。


圖1A至1K示出了一種制造閃速存儲(chǔ)器件的方法。 圖2A至2L示出了才艮據(jù)具體實(shí)施方式
制造閃速存儲(chǔ)器的方法。
具體實(shí)施例方式
如圖2A所示，襯墊氧化層210、襯墊氮化層212以及襯墊TEOS 氧4匕層214可通過沉積，順序;也(sequentially)疊加到由i者如石圭的 半導(dǎo)體材料制成的半導(dǎo)體襯底200上和/或上方。
如圖2B所示，為了限定有源區(qū)，通過常夫見的光刻法在^H"墊 TEOS氧化層214上和/或上方形成用于封閉有源區(qū)并開》文場(chǎng)區(qū)的具 有通孑L 220a的光刻膠220。
如圖2C所示，可利用蝕刻掩才莫對(duì)光刻膠220進(jìn)行蝕刻，以除 去由光刻膠220的通孔220a開;^文的區(qū)域中的部分襯墊TEOS氧化 層214、襯墊氮化層212、襯墊氧化層210以及半導(dǎo)體襯底200，從 而在半導(dǎo)體沖于底200上側(cè)形成^f氐溝道(depressed trench ) 230。最初 使用光刻膠220蝕刻襯墊氮化層212，并且使用經(jīng)蝕刻的襯墊氮化
層圖案來蝕刻半導(dǎo)體襯底200,由此，該蝕刻可以是角度為15°到 45。的殺牛度蝕刻。
如圖2D所示，通過對(duì)溝道230的傾斜的內(nèi)側(cè)壁進(jìn)4亍預(yù)注入，將 離子注入至與溝道230相接觸的有源區(qū)的表面中，以形成垂直離子 注入層240a。在這種情況下，由于是要將離子預(yù)注入到溝道230的 傾斜的內(nèi)側(cè)壁中，則必須通過將半導(dǎo)體襯底200方文置在以30。至60。 的角度傾殺牛的工作臺(tái)(stage )上來進(jìn)4亍預(yù)注入。由于必須對(duì)溝道230 的全部?jī)?nèi)側(cè)壁進(jìn)4亍預(yù)注入，通過對(duì)該工作臺(tái)進(jìn)4亍0。到180。旋轉(zhuǎn)，分 別對(duì)內(nèi)部側(cè)壁進(jìn)4亍兩次預(yù)注入。實(shí)施相應(yīng)的注入/人而注入與隨后的 阱注入(well implant)相同的硼離子(11B+),而劑量則高于阱注 入的劑量，即，1E14至lE15個(gè)離子/cm2的劑量高于阱注入的lE13 到15E13個(gè)離子/cm2的劑量。此夕卜，注入的能量為10KeV至20KeV, /人而可以爿夸離子以 一子貞定深度注入到溝道側(cè)壁中。
如圖2E所示，然后可將"^者如氧化物層的絕纟彖層250沉積并充 分地嵌入溝道230中。
如圖2F所示，利用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)部分地除去絕緣層 250的表面并使之平面化，直到暴露襯墊氮化層212的表面。這樣， 就通過溝道230中的絕《彖層250完成了 STI隔離層250',并將除相 應(yīng)的隔離層250'之外的區(qū)域限定為有源區(qū)。
如圖2G所示，對(duì)^H"墊氮4b層212和4于墊氧化層210實(shí)施濕法 去除，以暴露半導(dǎo)體襯底200的有源區(qū)的最上表面，由此，通過實(shí) 施濕蝕刻除去^N"墊氮化層212，而通過濕法清洗除去4于墊氧4b層 210。
如圖2H所示，然后進(jìn)4亍氧化乂人而在半導(dǎo)體襯底200的暴露的 有源區(qū)的表面上和/或上方形成用于屏蔽的薄氧化層260。當(dāng)進(jìn)4亍隨
后的阱注入過禾呈時(shí)，屏蔽氧化層260 4吏得對(duì)于半導(dǎo)體襯底200的損 害最小化。
如圖2I所示，然后對(duì)半導(dǎo)體襯底200的有源區(qū)實(shí)施阱注入過程， 以在該半導(dǎo)體襯底200的表面形成離子注入層。該注入4吏用硼離子 (11B+)形成三阱。
如圖2J所示，可以對(duì)半導(dǎo)體襯底200的有源區(qū)實(shí)施調(diào)節(jié)闊值電 壓(Vth)的注入。結(jié)果，由于通過預(yù)先進(jìn)4亍預(yù)注入形成了垂直離子 注入層240a,以及通過隨后的阱注入及調(diào)節(jié)閾值電壓的注入形成了 水平離子注入層240b,佳:得垂直離子注入層240a與水平離子注入 層240b重疊的有源區(qū)的兩個(gè)拐角具有比中心區(qū)相對(duì)更高的摻雜濃 度。
如圖2K所示，然后可以進(jìn)4亍熱處理以4吏注入到半導(dǎo)體^H"底200 中的離子與硅重新結(jié)合。
如圖2L所示，然后可在半導(dǎo)體襯底200上和/或上方適當(dāng)?shù)?(properly )形成由多晶硅層形成的柵氧化層270和浮柵280。然后， 可在浮4冊(cè)280上和/或上方疊加層間電介質(zhì)和控制柵，以形成層狀4冊(cè) 極，從而完成制造閃速存儲(chǔ)器件的方法。
如上所述，由于另外進(jìn)行了預(yù)注入，從而使有源區(qū)側(cè)表面的拐 角A和C具有比中心區(qū)B相對(duì)更高的4參雜濃度，即使實(shí)施隨后的 熱處理時(shí)拐角A和C的離子(11B+)擴(kuò)散和逸出，拐角A和C的 4參雜濃度也可以與中心區(qū)的濃度相同。因此，之后電流可以均勻地 流過/人而防止漏電流并^f呆i正可靠性和延長(zhǎng)4吏用壽命。
盡管本文中描述了多個(gè)具體實(shí)施方式
，但是應(yīng)該理解，本領(lǐng)域 技術(shù)人員可以想到的多種其他修改和具體實(shí)施方式
都將落入本公
開的原則的精神和范圍內(nèi)。更具體地，在本公開、附圖、以及所附 斥又利要求的范圍內(nèi)，可以在主題結(jié)合安排的組成部分和/或安排方面 進(jìn)4亍各種^f務(wù)改和改變。除了組成部分和/或安排方面的修改和改變以 外，可替代的使用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說同樣是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種制造閃速存儲(chǔ)器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底中形成溝道；然后通過實(shí)施預(yù)注入過程，將多個(gè)第一離子注入到所述半導(dǎo)體襯底有源區(qū)的表面中；然后通過在所述溝道中形成絕緣層并使所述絕緣層平面化以形成隔離層；然后通過將所述多個(gè)第一離子注入到所述有源區(qū)的所述表面中來實(shí)施阱注入過程；然后對(duì)所述半導(dǎo)體襯底的所述表面實(shí)施調(diào)節(jié)閾值電壓的注入。
2. 才艮據(jù)4又利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)注入過程是通過將 所述半導(dǎo)體襯底傾斜一預(yù)定角度來實(shí)施的。
3. 才艮據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述預(yù)定角度為30°到60。。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)注入過程是在所述 溝道的側(cè)壁上進(jìn)行的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)注入過程包括以 1E14到1E15個(gè)離子/cm2的劑量注入硼離子。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述預(yù)注入過程包括注入 能級(jí)為10 Kev到20 Kev的硼離子。
7. —種閃速存儲(chǔ)器件，包括在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)中形成的垂直離子注入層；隔離層；在所述有源區(qū)內(nèi)形成的基本上垂直于所述垂直離子注入 層的水平離子注入層；以及在所述半導(dǎo)體襯底上形成的層狀4冊(cè)才及。
8. 才艮據(jù)權(quán)利要求7所述的閃速存儲(chǔ)器件，其中，所述垂直離子注 入層與所述水平離子注入層在部分所述有源區(qū)上重疊，以4是供 摻雜濃度高于有源區(qū)中非重疊部分的重疊部分。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的閃速存儲(chǔ)器件，其中，所述垂直離子注 入層與所述水平離子注入層由以1E14至1E15個(gè)離子/cm2的 劑量注入的硼離子構(gòu)成。
10. —種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括通過蝕刻半導(dǎo)體襯底而在所述半導(dǎo)體4于底中形成溝道；然后在所述半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)中的溝道側(cè)壁上形成第 一離 子注入層；然后面中形成第二離子注入層；然后至少在所述有源區(qū)上實(shí)施調(diào)節(jié)閾值電壓的注入，其中所 述第一離子注入層與所述第二離子注入層在部分所述有源區(qū) 上重疊，以提供摻雜濃度高于所述有源區(qū)中非重疊部分的重疊 部分；然后在所述有源區(qū)上形成柵-才及結(jié)構(gòu)。
11. 才艮據(jù)4又利要求10所述的方法，其中，形成所述第一離子注入 層包括將離子注入所述溝道的側(cè)壁中。
12. 才艮據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述離子包4舌硼離子。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，注入的所述硼離子的劑 量為1E14至1E15個(gè)離子/cm2，而能級(jí)為10至20 KeV。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，形成所述第二離子注入 層包括注入離子，從而使所述第二離子注入層基本上垂直于所 述第 一 離子注入層延伸。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述離子包括硼離子。
16. 才艮據(jù)一又利要求10所述的方法，進(jìn)一步包4舌，在形成所述第二 離子注入層之前以及在形成所述第一離子注入層后在所述溝 道中形成隔離層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，形成所述隔離層包括將隔離層沉積到所述溝道中；然后 將所述絕緣層的所述表面平面化。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述隔離層包括淺溝道 隔離層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，形成所述溝道包括利用 預(yù)定角度的斜度蝕刻來蝕刻所述半導(dǎo)體襯底。
20. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述預(yù)定角度為15°到 45。。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種閃速存儲(chǔ)器件及其制造方法，該方法包括通過蝕刻半導(dǎo)體襯底而在該半導(dǎo)體襯底中形成溝道；然后在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)的溝道的側(cè)壁上形成第一離子注入層；然后在位于溝道之間的基本水平延伸的有源區(qū)的表面上形成第二離子注入層；然后至少在有源區(qū)上進(jìn)行調(diào)節(jié)閾值電壓的注入，其中，第一離子注入層和第二離子注入層在一部分有源區(qū)上重疊，以提供摻雜濃度高于有源區(qū)的非重疊部分的重疊部分；然后在所述有源區(qū)上形成柵極結(jié)構(gòu)。由于隔離層之間的有源區(qū)的表面的離子摻雜濃度完全相同，因此電流均勻地流過整個(gè)表面以防止漏電流、提高可靠性，并延長(zhǎng)閃速存儲(chǔ)器件的使用壽命。
文檔編號(hào)H01L21/336GK101355055SQ200810133030
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
發(fā)明者樸真何 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司