專利名稱：半導(dǎo)體制造技術(shù)
方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造。
背景技術(shù)：
已研發(fā)出提供更多容量、利用較少功率且可在比先前研發(fā)的封裝更小的封裝中制 造的電子裝置。例如，便攜式計(jì)算裝置已演進(jìn)為集成了電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)及計(jì)算機(jī) 的特征的綜合數(shù)據(jù)裝置。隨著這些裝置的容量增大，其存儲(chǔ)及功率需求也增大。電子裝置 的存儲(chǔ)需求的增大加上功率預(yù)算及封裝尺寸的縮減需要可提供更多存儲(chǔ)、功率消耗較低且 物理尺寸較小的存儲(chǔ)器裝置。因此，這些裝置中的許多裝置由于在半導(dǎo)體襯底上制造高密 度存儲(chǔ)器單元的能力而并入了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器單元。 半導(dǎo)體裝置在高度控制下的環(huán)境(例如干凈的房間)中制造以防止污染用以制造 所述半導(dǎo)體裝置的材料。然而，半導(dǎo)體襯底在裝置制造之前或在裝置制造期間仍可受到污 染或受到損壞。如果半導(dǎo)體襯底在處理之前受到污染或受到損壞，則在受污染或受損壞的 襯底上制造的裝置將具有比在未受污染的襯底上制造的裝置具有更低的質(zhì)量。類似地，如 果半導(dǎo)體襯底在裝置制造期間受到污染或受到損壞，則裝置的質(zhì)量可能會(huì)降級(jí)。
電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPR0M)單元即是一種可在半導(dǎo)體襯底上制造的特 定非易失性存儲(chǔ)器單元。EEPR0M比例縮放取決于經(jīng)界定用于所述裝置的隧道窗口的大小。 例如，所述隧道窗口的大小可取決于用以形成所述隧道窗口的過(guò)程。例如，可使用干蝕刻處 理而不是濕蝕刻處理來(lái)實(shí)現(xiàn)較小的隧道窗口。然而，干蝕刻處理可污染及破壞半導(dǎo)體襯底， 從而形成較低質(zhì)量的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本文揭示在半導(dǎo)體襯底上制造的裝置及制造所述裝置的方法。所述裝置可以是具
有通過(guò)對(duì)氧化物進(jìn)行干蝕刻而界定以暴露半導(dǎo)體襯底并在暴露的半導(dǎo)體襯底上生長(zhǎng)隧道
氧化物層的通道窗口的存儲(chǔ)器單元?？赏ㄟ^(guò)將半導(dǎo)體襯底暴露于具有足以使污染物的分子
鍵斷裂的預(yù)定義能量的光學(xué)輻照式能量源并將半導(dǎo)體襯底暴露于足以使所述襯底的晶體
晶格再結(jié)晶的溫度來(lái)清除所述半導(dǎo)體襯底的污染及/或修復(fù)所述半導(dǎo)體襯底。 此說(shuō)明書中所描述的標(biāo)的物的特定實(shí)施方案可經(jīng)實(shí)施以實(shí)現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)
或一個(gè)以上優(yōu)點(diǎn)?？赏ㄟ^(guò)對(duì)來(lái)自半導(dǎo)體襯底的氧化物進(jìn)行干蝕刻來(lái)按比例縮放隧道窗口 。
存儲(chǔ)器單元可按比例縮放是因?yàn)榭蓪?shí)現(xiàn)較小的隧道窗口?？赏ㄟ^(guò)將受損壞的半導(dǎo)體襯底暴
露于預(yù)定義溫度下的氣氛來(lái)修復(fù)所述半導(dǎo)體襯底?？赏ㄟ^(guò)將受污染的半導(dǎo)體襯底暴露于光
學(xué)輻照式能量源來(lái)清除所述襯底的污染。所述清除污染與修復(fù)可在單個(gè)處理步驟中執(zhí)行。
這些優(yōu)點(diǎn)可單獨(dú)地實(shí)現(xiàn)或與各種實(shí)施方案組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 此說(shuō)明書中所描述的標(biāo)的物的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的細(xì)節(jié)展示于以下的附圖 及說(shuō)明書中。所述標(biāo)的物的其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將根據(jù)說(shuō)明書、圖式及權(quán)利要求書而變得 顯而易見。


圖1是實(shí)例性非易失性存儲(chǔ)器單元的截面圖。 圖2A-2L是實(shí)例性存儲(chǔ)器單元在非易失性單元制造的整個(gè)實(shí)施方案中各階段處 的截面圖。 圖3是對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行清除污染及修復(fù)的實(shí)例性過(guò)程的流程圖。
圖4是對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行清除污染及修復(fù)的另一實(shí)例性過(guò)程的流程圖。
圖5是制造存儲(chǔ)器單元的實(shí)例性過(guò)程的流程圖。
各種圖式中的相同參考編號(hào)及名稱指示相同的元件。
具體實(shí)施例方式
可通過(guò)一系列處理步驟在半導(dǎo)體襯底上制造裝置。例如，可通過(guò)準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底 用于沉積、植入或以形它方式在半導(dǎo)體襯底中及其上形成存儲(chǔ)器單元的若干元件的處理步 驟來(lái)制造非易失性存儲(chǔ)器單元("存儲(chǔ)器單元")。在某些情形下，這些處理步驟可導(dǎo)致污 染物沉積在半導(dǎo)體襯底上。所述處理步驟還可損壞半導(dǎo)體襯底。例如，對(duì)半導(dǎo)體襯底的損 壞可以是對(duì)半導(dǎo)體襯底的晶體晶格結(jié)構(gòu)的損壞。如果繼續(xù)對(duì)受污染及/或受損壞的半導(dǎo)體 襯底進(jìn)行處理，則所述存儲(chǔ)器單元的質(zhì)量可能會(huì)降級(jí)。因此，對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行清除污染及 修復(fù)可導(dǎo)致較高質(zhì)量的存儲(chǔ)器單元。盡管參照存儲(chǔ)器單元制造論述了半導(dǎo)體襯底的清除污 染及修復(fù)，但半導(dǎo)體襯底清除污染及修復(fù)可獨(dú)立于正形成的裝置而執(zhí)行。
在某些實(shí)施方案中，可通過(guò)將半導(dǎo)體襯底暴露于具有足以使半導(dǎo)體襯底上的污染 物的分子鍵斷裂的能量的UV光來(lái)清除所述半導(dǎo)體襯底的污染。使污染物的分子鍵斷裂所 需要的能量可取決于所存在的污染物鍵(例如，對(duì)于碳-碳("C-C")鍵為347kJ/mol，對(duì)于 碳-氫("C-H")鍵為413kJ/mol，且對(duì)于硅-碳("Si-C")鍵為301kJ/mo1)?？捎?例 如)可包含UV能量源的快速熱處理(RTP)單元來(lái)施加所需的能量。 一旦污染物分子鍵斷 裂，RTP單元即可維持在預(yù)定的溫度下以使得所述污染物可揮發(fā)到RTP單元的氣氛中。當(dāng) 循環(huán)RTP單元的氣氛時(shí)，所述污染物又可被移除。 除了從半導(dǎo)體襯底移除污染物之外，還可通過(guò)將襯底維持在預(yù)定的溫度下達(dá)預(yù)定 義的時(shí)間周期(例如，1150攝氏度下達(dá)10-15秒)來(lái)修復(fù)在干蝕刻期間硅的晶格可能會(huì)發(fā) 生的任何損壞。將襯底維持在預(yù)定的溫度下可促進(jìn)硅晶格的再結(jié)晶，從而修復(fù)對(duì)硅的損壞。
例如，可在EEPROM存儲(chǔ)器單元制造過(guò)程中使用所述清除污染及修復(fù)過(guò)程以促進(jìn) 對(duì)隧道窗口的干蝕刻。可借助于干蝕刻而不是濕蝕刻來(lái)實(shí)現(xiàn)較小的隧道窗口。因此，可借 助于干蝕刻來(lái)實(shí)現(xiàn)較小的EEPR0M存儲(chǔ)器單元，因?yàn)镋EPROM存儲(chǔ)器單元的大小取決于隧道 窗口的大小。盡管可通過(guò)對(duì)隧道窗口進(jìn)行干蝕刻來(lái)實(shí)現(xiàn)EEPR0M存儲(chǔ)器單元，但干蝕刻可污 染及損壞半導(dǎo)體襯底，從而降低EEPR0M存儲(chǔ)器單元的質(zhì)量。在某些實(shí)施方案中，可使用清 除污染及修復(fù)過(guò)程從襯底移除污染物并修復(fù)所述襯底以便可干蝕刻隧道窗口。
在本文通篇中，參照存儲(chǔ)器單元制造且特別參照隧道窗口形成論述了對(duì)半導(dǎo)體襯 底的清除污染及修復(fù)。然而，可使用清除污染及修復(fù)過(guò)程來(lái)清除半導(dǎo)體襯底的污染及修復(fù) 半導(dǎo)體襯底而不考慮具體應(yīng)用。例如，可在執(zhí)行任何制造處理之前或在制造處理期間的任 何其它時(shí)間處清除半導(dǎo)體襯底的污染及修復(fù)半導(dǎo)體襯底。
§ 1. 0實(shí)例件非易失件存儲(chǔ)器單元 圖1是實(shí)例性非易失性存儲(chǔ)器單元100("存儲(chǔ)器單元")的截面圖。存儲(chǔ)器單元 100可以是(例如)EEPROM存儲(chǔ)器單元。在某些實(shí)施方案中，可借助于包含半導(dǎo)體清除污染 及/或修復(fù)程序的過(guò)程來(lái)制造存儲(chǔ)器單元100。存儲(chǔ)器單元100具有半導(dǎo)體襯底102。半 導(dǎo)體襯底102可以是硅或任何其它適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料。 存儲(chǔ)器單元100可包含選擇晶體管104及存儲(chǔ)器晶體管106。選擇晶體管柵極結(jié) 構(gòu)107可界定選擇晶體管104。類似地，存儲(chǔ)器柵極結(jié)構(gòu)109可界定存儲(chǔ)器晶體管106。選 擇晶體管柵極結(jié)構(gòu)107及存儲(chǔ)器柵極結(jié)構(gòu)109可包含由第一介電層112分離的第一多晶體 108與第二多晶體110。存儲(chǔ)器柵極結(jié)構(gòu)109中的第一多晶體108可以是浮動(dòng)?xùn)艠O，而第二 多晶體110可以是選擇晶體管104及存儲(chǔ)器晶體管106的控制柵極。如圖所示，可連接選 擇晶體管柵極結(jié)構(gòu)107的第一多晶體108與第二多晶體110，以使得選擇晶體管104用作單 柵極晶體管，而不是浮動(dòng)?xùn)艠O晶體管。或者，選擇晶體管104可以是單柵極晶體管。
第一多晶體108與第二多晶體110可由(例如)多晶硅或任何其它適當(dāng)?shù)臇艠O材 料形成。第一介電層112可由(例如)氧化物-氮化物-氧化物或任何其它適當(dāng)?shù)慕殡妼?形成。 第一多晶體108與第二多晶體110可位于結(jié)構(gòu)化氧化物層116上?？稍诎雽?dǎo)體襯 底102中為選擇晶體管104及存儲(chǔ)器晶體管106界定源極118及若干漏極120。例如，源 極118及漏極120經(jīng)界定而具有植入在n-型半導(dǎo)體襯底中的p-區(qū)，從而形成p-型存儲(chǔ)器 單元。在其它實(shí)施方案中，源極118及漏極120經(jīng)界定而具有植入在p-型半導(dǎo)體襯底中的 n-區(qū)，從而形成n-型存儲(chǔ)器單元。 結(jié)構(gòu)化氧化層116可以是(例如)二氧化硅或任何其它適當(dāng)?shù)难趸飳?。結(jié)構(gòu)化 氧化物層116可具有從約19A到約280A :不等的厚度且界定隧道窗口 122。隧道窗口 122 的大小影響存儲(chǔ)器單元IOO的比例縮放，因?yàn)樗璧臇艠O尺寸(例如多晶體尺寸)與隧道 窗口尺寸成比例。例如，隧道窗口 122的大小可取決于如上文所論述用以形成隧道窗口的 蝕刻過(guò)程。
§ 2. 0實(shí)例性存儲(chǔ)器單元制造 可通過(guò)在半導(dǎo)體襯底102上形成若干元件(例如沉積柵極材料、生長(zhǎng)氧化物層等)
并從半導(dǎo)體襯底102選擇性地移除(例如蝕刻)不想要的材料來(lái)制造存儲(chǔ)器單元IOO。在
半導(dǎo)體襯底102上形成若干元件及從半導(dǎo)體襯底102移除材料可導(dǎo)致半導(dǎo)體襯底102的碳
污染及/或?qū)Π雽?dǎo)體襯底102的損壞。在某些實(shí)施方案中，在從半導(dǎo)體襯底102移除(例
如蝕刻)材料之后，可清除半導(dǎo)體襯底102的污染及修復(fù)半導(dǎo)體襯底102。在某些實(shí)施方案
中，可如上文所論述通過(guò)在半導(dǎo)體襯底上形成氧化物層、在所述氧化物層中形成隧道窗口、
在所述氧化物層上形成柵極且在半導(dǎo)體襯底中形成源極及漏極來(lái)制造存儲(chǔ)器單元。 圖2A-2L是實(shí)例性存儲(chǔ)器單元100在整個(gè)實(shí)例性存儲(chǔ)器單元制造過(guò)程中的各階段
處的截面圖。盡管出于實(shí)例目的而以特定次序呈現(xiàn)所述截面圖，但存儲(chǔ)器單元制造并不限
于所呈現(xiàn)的次序。
§ 2. 1實(shí)例性氧化物形成 參照?qǐng)D2A，可如上文所論述通過(guò)在半導(dǎo)體襯底102上生長(zhǎng)氧化物層、選擇性地移 除所述氧化物層的若干部分并在半導(dǎo)體襯底上生長(zhǎng)額外的氧化物層來(lái)制造圖1的結(jié)構(gòu)化氧化物層116。 參照?qǐng)D2A，可在半導(dǎo)體襯底102上生長(zhǎng)初始氧化物層202。初始氧化物層202幫 助提供了圖1中凸起的氧化物部分124的最終厚度。初始氧化物層202可以是二氧化硅或 任何其它適當(dāng)?shù)难趸飳?。可通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體襯底102進(jìn)行熱氧化或任何其它適當(dāng)方法來(lái)形 成初始氧化物層202。初始氧化物層202可生長(zhǎng)為(例如)約250 A _400 A厚。
參照?qǐng)D2B，可向初始氧化物層202中將安置存儲(chǔ)器晶體管(例如存儲(chǔ)器晶體管 106)的部分202a涂覆光致抗蝕劑203a。例如，可向整個(gè)初始氧化物層202涂覆光致抗蝕 劑203?？墒褂醚谀某跏佳趸飳?02選擇性地移除光致抗蝕劑203。例如，可借助于光 刻來(lái)移除沒有被掩模覆蓋的光致抗蝕劑203，而受到掩模保護(hù)的光致抗蝕劑203a則保持在 初始氧化物層202中將安置存儲(chǔ)器晶體管的部分202a上。 —旦已選擇性地移除光致抗蝕劑203以剩余光致抗蝕劑203a，則可蝕刻初始氧化 物層202。所述蝕刻過(guò)程移除不受到剩余光致抗蝕劑203a保護(hù)的初始氧化物層202。因 此，初始氧化物層202的部分202a未被蝕刻且保持在半導(dǎo)體襯底102上。接著移除光致抗 蝕劑203a以暴露初始氧化物層202的剩余部分202a?？蓪?duì)初始氧化物層202的剩余部分 202a執(zhí)行進(jìn)一步處理以產(chǎn)生(例如)圖1的結(jié)構(gòu)化氧化物層116，如下文論述。
參照?qǐng)D2C，可在半導(dǎo)體襯底102及剩余的初始氧化物層202a上生長(zhǎng)第二氧化物 層206以產(chǎn)生具有凸起的氧化物部分124的氧化物層(例如圖1的結(jié)構(gòu)化氧化物層116)。 第二氧化物層206以比在半導(dǎo)體襯底102上低的速率生長(zhǎng)于初始氧化物層202的剩余部分 202a上。因此，生長(zhǎng)在半導(dǎo)體襯底102上的第二氧化物層206可約為220 A厚，而凸起的氧 化物部分124可約為(例如)280 A厚。
§2. 2實(shí)例性隧道窗口形成 如圖1所示可在凸起的氧化物部分124中形成隧道窗口 122。隧道窗口 122是半 導(dǎo)體襯底上可促進(jìn)半導(dǎo)體襯底中的阱與存儲(chǔ)器晶體管的浮動(dòng)?xùn)艠O之間的電子移動(dòng)的薄氧 化物層。隧道窗口可形成于在半導(dǎo)體襯底102中界定的有源區(qū)中。所述有源區(qū)可由(例 如)形成于半導(dǎo)體襯底102中的隔離區(qū)來(lái)界定。所述隔離區(qū)可通過(guò)(例如)淺溝槽隔離、 硅的局部氧化或任何其它適當(dāng)?shù)母綦x技術(shù)來(lái)形成?？赏ㄟ^(guò)蝕刻凸起的氧化物部分124以暴 露半導(dǎo)體襯底102并在暴露的半導(dǎo)體襯底102上生長(zhǎng)薄氧化物層來(lái)形成隧道窗口。
§2. 2. 1實(shí)例性隧道窗口蝕刻 參照?qǐng)D2D，在某些實(shí)施方案中，可向第二氧化物層206及凸起的氧化物部分124涂 覆光致抗蝕劑203以在蝕刻過(guò)程期間保護(hù)第二氧化物層206及凸起的氧化物層124的被覆 蓋部分?？墒褂霉饪虂?lái)移除光致抗蝕劑203中位于其中將形成隧道窗口 122的凸起的氧化 物部分124上方的部分203b。 例如，可將掩模定位于半導(dǎo)體襯底102上方以使得對(duì)應(yīng)于隧道窗口的掩模開口定 位于凸起的氧化物部分124上方。可將所述掩模暴露于來(lái)自(例如)步進(jìn)器的紫外線光。 所述光又可傳播透過(guò)掩模中的開口且在光致抗蝕劑203中界定位于用以暴露凸起的氧化 物部分124的掩模開口下面的圖案(例如部分203b)。 參照?qǐng)D2E，在將光致抗蝕劑203的部分203b暴露于紫外線光之后，在凸起的氧化 物部分124上方界定開口 207。蝕刻過(guò)程又可移除由開口 207暴露的凸起的氧化物部分 124。所述蝕刻過(guò)程通過(guò)暴露半導(dǎo)體襯底102在凸起的氧化物部分124中界定隧道窗口 122的區(qū)域208a。所述蝕刻可(例如)使用濕蝕刻或干蝕刻過(guò)程來(lái)執(zhí)行。 例如，可通過(guò)向氧化物層或待從半導(dǎo)體襯底102移除的其它材料涂覆液體化學(xué)物 來(lái)執(zhí)行濕蝕刻。所述化學(xué)物將不受光致抗蝕劑203保護(hù)的材料從半導(dǎo)體襯底102分離。濕 蝕刻可將材料從半導(dǎo)體襯底102移除而不明顯損壞半導(dǎo)體襯底102。然而，濕蝕刻并不是各 向異性(例如定向的)蝕刻過(guò)程。因此，用于濕蝕刻的化學(xué)物可橫向擴(kuò)散并移除材料中不 受光致抗蝕劑203保護(hù)的部分。 圖2F顯示由虛線隔開的可通過(guò)濕蝕刻過(guò)程形成的實(shí)例性區(qū)域208b。已蝕刻凸起
的氧化物部分124中在實(shí)線與虛線之間的受光致抗蝕劑203保護(hù)的部分。因此，已蝕刻凸
起的氧化物部分124中比開口 207暴露的區(qū)域更大的區(qū)域208b。在某些情形下，濕蝕刻可
能無(wú)法達(dá)到納米級(jí)蝕刻，因?yàn)闄M向蝕刻可限定區(qū)域中可蝕刻的最小大小。 可通過(guò)(例如)將氧化物層或其它材料暴露于可從半導(dǎo)體襯底102移除材料的等
離子體離子來(lái)執(zhí)行干蝕刻。所述等離子體可包含(例如)反應(yīng)性氣體(例如，碳氟化合物、
氯氣、氧氣，等等)。 參照?qǐng)D2G及2E，干蝕刻是比濕蝕刻更具各向異性的蝕刻過(guò)程。因此，干蝕刻比濕 蝕刻經(jīng)歷更少的橫向蝕刻。因此，可使用干蝕刻而不是濕蝕刻將較小的區(qū)域蝕刻到凸起的 氧化物部分124中。例如，干蝕刻可形成接近區(qū)域208a的大小的區(qū)域208c。因此，干蝕刻 可形成納米級(jí)(例如小于IO納米直徑)蝕刻，而濕蝕刻則不能。 雖然可使用干蝕刻來(lái)實(shí)現(xiàn)較小的經(jīng)蝕刻區(qū)域，但在已將材料從半導(dǎo)體襯底102移 除之后可將半導(dǎo)體襯底102暴露于等離子體離子。所述等離子體離子的影響可導(dǎo)致半導(dǎo)體 襯底102的受損壞的部分210。例如，在某些情形下，等離子體離子可損壞半導(dǎo)體襯底102 的晶體晶格結(jié)構(gòu)。如果不修復(fù)半導(dǎo)體襯底102的受損壞的部分210，則可生長(zhǎng)在半導(dǎo)體襯底 102的受損壞的部分210上的氧化物的質(zhì)量可降級(jí)。 干蝕刻還可導(dǎo)致在半導(dǎo)體襯底102的表面(例如半導(dǎo)體襯底102的位于隧道窗口 122下方的表面)處產(chǎn)生各種聚合物及基于碳的污染物212。例如，光致抗蝕劑203中的有 機(jī)材料可與等離子體離子發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生可沉積于半導(dǎo)體襯底102上的聚合物污染物。如 果這些聚合物污染物212未被移除，則其還可影響可生長(zhǎng)在半導(dǎo)體襯底102的暴露部分上 的氧化物的質(zhì)量。
§ 2. 2. 2實(shí)例性半導(dǎo)體清除污染及修復(fù) 在某些實(shí)施方案中，可在干蝕刻之后清除受污染及/或受損壞的半導(dǎo)體襯底102 并修復(fù)所述襯底。例如，可移除通過(guò)干蝕刻而沉積的聚合物污染物以及可能已沉積在半導(dǎo) 體襯底102上的其它污染物。類似地，可修復(fù)由干蝕刻過(guò)程或任何其它處理導(dǎo)致的晶格損 壞。因此，可使用干蝕刻來(lái)實(shí)現(xiàn)較小的隧道窗口，且又實(shí)現(xiàn)較小的存儲(chǔ)器單元(例如存儲(chǔ)器 單元116)，同時(shí)減少可由干蝕刻引起的污染及損壞。 參照?qǐng)D2H，在某些實(shí)施方案中，可通過(guò)將半導(dǎo)體襯底102(例如半導(dǎo)體襯底102的 位于隧道窗口 122下面的部分)暴露于具有足以使污染物的分子鍵斷裂的能量的光學(xué)輻照 式能量源211來(lái)清除半導(dǎo)體襯底102的污染。例如，可將半導(dǎo)體襯底102放置在待被清除 污染的快速熱處理("RTP")單元中。所述RTP單元可具有可產(chǎn)生使污染物的分子鍵斷裂 所需要的能量的光學(xué)輻照式能量源。在某些實(shí)施方案中，所述光學(xué)輻照式能量源可以是紫 外線("UV")源、UV與紅外線("IR")能量源的組合或能夠產(chǎn)生使分子鍵斷裂所需要的能量的任何其它能量源。 使污染物的分子鍵斷裂所需要的能量可取決于(例如)半導(dǎo)體襯底上存在的污染 物。例如，如果污染物含有C-C鍵，則可需要約347kJ/mo1的能量來(lái)使所述鍵斷裂。類似地， 可需要約413kJ/mol的能量來(lái)使C-H鍵斷裂且可需要約301kJ/mol的能量來(lái)使Si_C鍵斷 裂。在某些實(shí)施方案中，RTP單元中的UV源可產(chǎn)生使位于半導(dǎo)體襯底102上的污染物的分 子鍵斷裂所需要的能量。盡管提供了特定污染物分子鍵，但可存在其它分子鍵且可識(shí)別使 每一分子鍵斷裂所需要的能量。 —旦使污染物的分子鍵斷裂及揮發(fā)，流過(guò)RTP單元的氣氛即可吸收所述污染物。 在某些實(shí)施方案中，可通過(guò)增加RTP單元中的半導(dǎo)體襯底的溫度并維持預(yù)定義溫度來(lái)增強(qiáng) 污染物被吸收到RTP單元的氣氛中。在某些實(shí)施方案中，可由光學(xué)輻照式能量源來(lái)增加RTP 單元的溫度，所述光學(xué)輻照式能量源又可增加RTP單元中半導(dǎo)體襯底的溫度。例如，包含鎢 及鹵素?zé)舻腞TP單元可在幾分鐘內(nèi)將RTP單元的氣氛加熱到約1100攝氏度。
可由光學(xué)輻照式能量源或單獨(dú)的加熱源來(lái)維持預(yù)定義的溫度以促進(jìn)污染物被吸 收到氣氛中。在某些實(shí)施方案中，所述預(yù)定義的溫度可介于約1100-1200攝氏度范圍內(nèi)。當(dāng) 污染物被吸收到氣氛中時(shí)，可循環(huán)氣氛氣體以便可將已吸收了污染物的氣體從RTP單元中 移除。 在某些實(shí)施方案中，RTP單元的氣氛可具有小于約百萬(wàn)分之("卯m")五十的氧氣 濃度。在RTP單元的氣氛中維持小于約50ppm的氧氣濃度可限定暴露的半導(dǎo)體襯底102的 氧化。氣氛的剩余物可以是(例如)氮?dú)?、氬氣或任何其它非反?yīng)性氣體。
在某些實(shí)施方案中，還可將半導(dǎo)體襯底102暴露于預(yù)定義的溫度以修復(fù)對(duì)半導(dǎo)體 襯底102的損壞。例如，當(dāng)半導(dǎo)體襯底102表面處的晶體晶格暴露于處于約1150攝氏度下 的氣氛達(dá)約10到15秒時(shí)，其可再結(jié)晶。因此，可修復(fù)可能已由干蝕刻或其它處理而導(dǎo)致的 損壞。盡管提供了特定的溫度及暴露時(shí)間，但可使用其它溫度及暴露時(shí)間組合以促進(jìn)半導(dǎo) 體襯底晶體晶格的再結(jié)晶。 —旦已清洗及修復(fù)暴露的半導(dǎo)體襯底102 (例如半導(dǎo)體襯底102的位于隧道窗口 122下面的部分)，即可在暴露的半導(dǎo)體襯底102上生長(zhǎng)隧道氧化物214。隧道氧化物214 完成了隧道窗口 122及結(jié)構(gòu)化氧化物層116的形成。在某些實(shí)施方案中，隧道氧化物214 可介于從約19A.-90A厚。也可使用其它厚度，此視應(yīng)用而定。圖2J中顯示完成的結(jié)構(gòu)化 氧化物層116的實(shí)例。
§ 2. 3實(shí)例性柵極形成 在某些實(shí)施方案中，在完成結(jié)構(gòu)化氧化物層116之后，在結(jié)構(gòu)化氧化物層116上沉
積第一多晶體層108，如圖2J中所示。第一多晶體層108可以是多晶硅或任何其它適當(dāng)?shù)?br> 傳導(dǎo)柵極材料。第一多晶體層108可形成(例如)存儲(chǔ)器單元的浮動(dòng)?xùn)艠O。 薄氧化物層112可形成于第一多晶體層108的頂部上且第二多晶體層110沉積于
薄氧化物層112上，如圖2K中所示。薄氧化物層112可以是(例如)氧化物-氮化物-氧
化物或任何其它適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)。第二多晶體層110可以是(例如)多晶硅或任何其它適當(dāng)
的柵極材料。 在某些實(shí)施方案中，可在單個(gè)蝕刻過(guò)程中蝕刻第一多晶體層108及第二多晶體層 110兩者以形成選擇晶體管104及存儲(chǔ)器晶體管106的柵極。所形成的選擇晶體管104及存儲(chǔ)器晶體管106將具有界定的浮動(dòng)?xùn)艠O(例如多晶體層108)及控制柵極(例如第二多 晶體層110)。在某些實(shí)施方案中，形成選擇晶體管104的柵極的第一多晶體層108與第二 多晶體層IIO可以是連接的。這使得選擇晶體管能夠以單柵極晶體管的方式操作。
在某些實(shí)施方案中，可在沉積第二多晶體層110之前蝕刻第一多晶體層108以形 成浮動(dòng)?xùn)艠O。在這些實(shí)施方案中，第二多晶體層110可沉積于半導(dǎo)體襯底102及沉積在第 一多晶體層108上的薄氧化層112上。
§2.4實(shí)例件源極及漏極形成 可通過(guò)向半導(dǎo)體襯底102添加摻雜劑220來(lái)執(zhí)行源極118及漏極120形成，如圖 2L中所示。在某些實(shí)施方案中，存儲(chǔ)器單元100可具有選擇晶體管104與存儲(chǔ)器晶體管106 所共用的源極120，如圖1中所示。 在某些實(shí)施方案中，源極118與漏極120在已形成柵極108、 110之后形成以產(chǎn)生 自對(duì)準(zhǔn)的柵極。當(dāng)源極118與漏極120在柵極形成之后形成時(shí)，可向半導(dǎo)體襯底102添加 摻雜劑，例如分別向鄰近選擇晶體管104及存儲(chǔ)器晶體管106的位置處添加。所述摻雜劑 可通過(guò)離子植入或用于向半導(dǎo)體襯底102添加摻雜劑的任何其它適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)添加。在這 些實(shí)施方案中，選擇晶體管104與存儲(chǔ)器晶體管106的柵極108、110用作掩模以防止摻雜 劑被添加到相應(yīng)的柵極108、110下面的半導(dǎo)體襯底102。因此，選擇晶體管104及存儲(chǔ)器晶 體管106可以是自對(duì)準(zhǔn)的晶體管。
§ 3. 0實(shí)例性過(guò)程流程
§ 3. 1實(shí)例性襯底清除污染及修復(fù) 圖3是對(duì)半導(dǎo)體襯底(例如圖2H的半導(dǎo)體襯底102)進(jìn)行清除污染及修復(fù)的實(shí)例
性過(guò)程300的流程圖。過(guò)程300可在(例如)快速熱處理單元中實(shí)施。 階段302用光學(xué)輻照式能量源清除半導(dǎo)體襯底的污染。在某些實(shí)施方案中，清除
污染可包含將半導(dǎo)體襯底(例如圖2H的半導(dǎo)體襯底102)暴露于具有足以使所述半導(dǎo)體襯
底上的污染物的分子鍵斷裂的能量的光學(xué)輻照式能量源。例如，可分別使用約347kJ/mo1、
413kJ/mo1及301kJ/mo1的能量來(lái)使C-C鍵、C-H鍵及Si-C鍵斷裂?？稍?例如)包含光
學(xué)輻照式能量源的快速熱處理單元中將半導(dǎo)體襯底暴露于所述光學(xué)輻照式能量源。 階段304修復(fù)半導(dǎo)體襯底(例如圖2H的半導(dǎo)體襯底102)的晶體晶格。在某些實(shí)
施方案中，可將半導(dǎo)體襯底暴露于一種氣氛達(dá)一定時(shí)間周期且處于足以使晶體晶格再結(jié)晶
的溫度下以修復(fù)所述晶體晶格。例如，當(dāng)硅襯底被暴露于約1150攝氏度達(dá)約10到15秒時(shí)，
其可再結(jié)晶?？蓪雽?dǎo)體襯底暴露于(例如)快速熱處理單元中的所述氣氛。 圖4是對(duì)半導(dǎo)體襯底(例如圖2H的半導(dǎo)體襯底102)進(jìn)行清除污染及修復(fù)的另一
實(shí)例性過(guò)程400的流程圖。過(guò)程400可在(例如)快速熱處理單元中實(shí)施。 階段402在快速熱處理單元中接收半導(dǎo)體襯底。在某些實(shí)施方案中，所述快速熱
處理單元可包含光學(xué)輻照式能量源。所述光學(xué)輻照式能量源可包含(例如)紫外線能量源
及紅外線能量源。 階段404啟動(dòng)所述光學(xué)輻照式能量源。在某些實(shí)施方案中，所述光學(xué)輻照式能量 源可提供足以使半導(dǎo)體襯底(例如圖2H的半導(dǎo)體襯底102)上的污染物的分子鍵斷裂的能 量。例如，可分別使用約347kJ/mol、413kJ/mo1及301kJ/mol的預(yù)定義能量來(lái)使C-C鍵、C-H 鍵及Si-C鍵斷裂?？稍?例如)包含光學(xué)輻照式能量源的快速熱處理單元中將半導(dǎo)體襯底暴露于所述光學(xué)輻照式能量源。 階段406加熱所述熱處理單元達(dá)一定時(shí)間周期。在某些實(shí)施方案中，將所述熱處 理單元至少加熱到足以使半導(dǎo)體襯底(例如圖2H的半導(dǎo)體襯底102)的晶體晶格再結(jié)晶的 溫度。例如，當(dāng)將硅襯底暴露于至少約IOOO攝氏度時(shí)，其可再結(jié)晶?？稍?例如)快速熱 處理單元中將所述半導(dǎo)體襯底暴露于所述氣氛。
§ 3. 2實(shí)例件存儲(chǔ)器單元制誥 圖5是制造存儲(chǔ)器單元(例如圖1的存儲(chǔ)器單元100)的實(shí)例性過(guò)程500的流程 圖。階段502在半導(dǎo)體襯底(例如圖2A的半導(dǎo)體襯底102)上形成氧化物層(例如圖2A 的氧化物層202)。在某些實(shí)施方案中，所述氧化物層可具有大致均勻的厚度。在某些實(shí)施 方案中，所述氧化物層可具有凸起的氧化物部分(例如圖2C的凸起的氧化物部分124)。所 述氧化物層可通過(guò)(例如)生長(zhǎng)第一氧化物層(例如氧化物層202)、蝕刻所述第一氧化物 層以界定凸起的氧化物層(例如圖2B的最初氧化物層202的剩余部分202a)并生長(zhǎng)第二 氧化物層(例如圖2C的氧化物層206)來(lái)形成。在某些實(shí)施方案中，可通過(guò)氧化室中的熱 氧化過(guò)程來(lái)生長(zhǎng)氧化物。 階段504對(duì)所述氧化物層進(jìn)行干蝕刻以暴露半導(dǎo)體襯底的一部分(例如圖2G的 部分208c)。在某些實(shí)施方案中，所述干蝕刻可移除氧化物層以形成隧道窗口 (例如圖2E 的隧道窗口 208a)。在某些實(shí)施方案中，可借助于在氧化物層處引導(dǎo)等離子體離子的等離子 體蝕刻系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行所述干蝕刻。 階段506用光學(xué)輻照式能量源(例如圖2H的光學(xué)輻照式能量源211)來(lái)清除半導(dǎo) 體襯底的暴露部分(例如圖2G的部分208c)的污染。在某些實(shí)施方案中，可通過(guò)將半導(dǎo)體 襯底的暴露部分暴露于光學(xué)輻照式能量源來(lái)執(zhí)行所述清除污染。所述光學(xué)輻照式能量源可 產(chǎn)生至少足以使半導(dǎo)體襯底的暴露部分上的污染物的分子鍵斷裂的預(yù)定義能量。例如，可 分別使用約347kJ/mol、413kJ/mo1及301kJ/mol的預(yù)定義能量來(lái)使C-C鍵、C-H鍵及Si-C 鍵斷裂?？赏ㄟ^(guò)(例如)快速熱處理單元來(lái)清除所述半導(dǎo)體襯底的暴露部分的污染。
階段508將半導(dǎo)體襯底的暴露部分(例如圖2G的部分208c)暴露于氣氛以吸收 所述污染物。在某些實(shí)施方案中，所述氣氛可具有至少促進(jìn)污染物被吸收到所述氣氛中的 預(yù)定義溫度。例如，所述預(yù)定義溫度可以是1000攝氏度。可由(例如)快速熱處理單元將 半導(dǎo)體襯底(例如圖2H的半導(dǎo)體襯底102)的暴露部分暴露于所述氣氛。
階段510修復(fù)半導(dǎo)體襯底(例如圖2H的半導(dǎo)體襯底102)的暴露部分(例如圖2G 的部分208c)。在某些實(shí)施方案中，可通過(guò)將半導(dǎo)體襯底的暴露部分暴露于至少預(yù)定義的溫 度來(lái)修復(fù)所述半導(dǎo)體襯底。在某些實(shí)施方案中，所述預(yù)定義溫度可具有足以修復(fù)所述半導(dǎo) 體襯底的受損壞晶格的量值。例如，可通過(guò)將硅襯底暴露于至少約1000攝氏度達(dá)約10到 15秒來(lái)修復(fù)所述硅襯底?？捎?例如)快速熱處理單元來(lái)修復(fù)所述半導(dǎo)體襯底的暴露部 分。 階段512在半導(dǎo)體襯底的暴露部分(例如部分208c)上生長(zhǎng)隧道氧化物層(例如 圖21的隧道氧化物層214)。在某些實(shí)施方案中，所述隧道氧化物層可經(jīng)生長(zhǎng)以具有在約 19 A.-90A之間的厚度?？稍?例如)氧化室中來(lái)生長(zhǎng)所述隧道氧化物層。
階段514在所述隧道氧化物層上形成存儲(chǔ)器晶體管柵極結(jié)構(gòu)(例如圖1的存儲(chǔ)器 晶體管柵極結(jié)構(gòu)109)。所述存儲(chǔ)器晶體管柵極可通過(guò)(例如)在半導(dǎo)體襯底上沉積多晶硅(例如圖1的多晶體108及/或110)并蝕刻所述多晶硅以界定所述柵極而形成。所述 存儲(chǔ)器晶體管柵極可包含浮動(dòng)?xùn)艠O(例如圖1的多晶體108)。 階段516在氧化物層上形成選擇晶體管柵極(例如圖1的選擇晶體管柵極結(jié)構(gòu) 107)。在某些實(shí)施方案中，可靠近存儲(chǔ)器晶體管柵極形成選擇晶體管柵極以使得選擇晶體 管(例如圖1的選擇晶體管104)與存儲(chǔ)器晶體管(例如圖1的存儲(chǔ)器晶體管106)可共享 共用源極(例如圖1的源極118)或漏極。所述選擇晶體管柵極可通過(guò)(例如)在半導(dǎo)體 襯底上沉積多晶硅(例如圖1的多晶體108及/或110)并蝕刻所述多晶硅以界定所述柵 極而形成。 盡管本文含有許多特定的實(shí)施方案細(xì)節(jié)，但不應(yīng)將這些細(xì)節(jié)視為對(duì)可主張的范圍 的限定，而是應(yīng)視為對(duì)特定實(shí)施例來(lái)說(shuō)可能是特定的特征的說(shuō)明。在此說(shuō)明書中在單獨(dú)實(shí) 施例的背景中描述的某些特征還可以組合形式實(shí)施于單個(gè)實(shí)施例中。相反地，在單個(gè)實(shí)施 例的背景中描述的各種特征也可單獨(dú)地或以任何合適的子組合形式實(shí)施于多個(gè)實(shí)施例中。 此外，雖然上文可將特征描述為以某些組合形式起作用且甚至最初主張如此，但來(lái)自所主 張組合的一個(gè)或一個(gè)以上特征在某些情況下可從所述組合移除，且所述所主張組合可針對(duì) 子組合或子組合的變化形式。 類似地，盡管在圖式中以特定次序描繪若干過(guò)程步驟，但不應(yīng)將此理解為需要以 所示特定次序或按順序次序執(zhí)行此類過(guò)程步驟，或執(zhí)行所有所圖解說(shuō)明的過(guò)程步驟以實(shí)現(xiàn) 所期望的結(jié)果。 上文已描述此說(shuō)明書中所描述的標(biāo)的物的特定實(shí)施例。其它實(shí)施例均歸屬于上文 權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。例如，可以不同的次序執(zhí)行權(quán)利要求書中所述的動(dòng)作且仍實(shí)現(xiàn)所期 望的結(jié)果。作為一個(gè)實(shí)例，附圖中描繪的過(guò)程不一定需要所顯示的特定次序或順序次序來(lái) 實(shí)現(xiàn)所期望的結(jié)果。
權(quán)利要求
一種方法，其包括在半導(dǎo)體襯底上形成氧化物層；對(duì)所述氧化物層進(jìn)行干蝕刻以暴露所述半導(dǎo)體襯底的一部分；用光學(xué)輻照式能量源清除所述半導(dǎo)體襯底的所述暴露的部分的污染；及修復(fù)所述半導(dǎo)體襯底的所述暴露的部分。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中清除污染包括將所述半導(dǎo)體襯底的所述暴露的部分 暴露于所述光學(xué)輻照式能量源，所述光學(xué)輻照式能量源可操作以產(chǎn)生足以使所述半導(dǎo)體襯 底的所述暴露的部分上的污染物的分子鍵斷裂的能量級(jí)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述清除污染進(jìn)一步包括將所述半導(dǎo)體襯底的所述 暴露的部分暴露于包括小于約百萬(wàn)分之五十氧的氣氛以吸收所述污染物。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中將所述氣氛維持在足以吸收所述污染物的溫度下。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中修復(fù)包括將所述半導(dǎo)體襯底的所述暴露的部分暴露 于具有足以修復(fù)所述半導(dǎo)體襯底的受損晶格的溫度的氣氛。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其進(jìn)一步包括在一時(shí)間周期之后將所述半導(dǎo)體襯底從所 述氣氛中移除。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述時(shí)間介于10與15秒之間。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述溫度為至少約1000攝氏度。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其進(jìn)一步包括 在所述暴露的半導(dǎo)體襯底上生長(zhǎng)隧道氧化物層；及 在所述隧道氧化物層上形成存儲(chǔ)器晶體管柵極。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述氧化物層包括 在所述半導(dǎo)體襯底上生長(zhǎng)第一氧化物層； 蝕刻所述第一氧化物層以界定凸起的氧化物部分；及 在所述半導(dǎo)體襯底及所述剩余的第一氧化物層上生長(zhǎng)第二氧化物層。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述氧化物層上形成選擇晶體管柵極。
12. —種非易失性存儲(chǔ)器單元，其包括 氧化物層，其形成于半導(dǎo)體襯底上；干蝕刻的隧道窗口，其形成于所述氧化物層中，所述干蝕刻的隧道窗口具有小于10納 米的直徑；及柵極結(jié)構(gòu)，其形成于所述隧道窗口的頂部上。
13. 如權(quán)利要求12所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述柵極結(jié)構(gòu)包括自對(duì)準(zhǔn)柵極結(jié) 構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括與存儲(chǔ)器晶體管相關(guān)聯(lián)的浮動(dòng)?xùn)艠O及控制柵極。
14. 如權(quán)利要求13所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其進(jìn)一步包括沉積在所述半導(dǎo)體襯底 上的第一多晶體層及沉積在所述第一多晶體層頂部上的第二多晶體層，其中所述第一多晶 體層及第二多晶體層與選擇晶體管相關(guān)聯(lián)，且其中所述第一多晶體層與所述第二多晶體層 是連接的。
15. —種方法，其包括用光學(xué)輻照式能量源來(lái)清除半導(dǎo)體襯底的污染；及 修復(fù)所述半導(dǎo)體襯底的晶體晶格。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中清除所述半導(dǎo)體襯底的污染包括將所述半導(dǎo)體襯 底暴露于所述光學(xué)輻照式能量源，所述光學(xué)輻照式能量源具有使所述半導(dǎo)體襯底上的污染 物的分子鍵斷裂的能量。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述光學(xué)輻照式能量源包括紅外線能量源。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述光學(xué)輻照式能量源包括紫外線能量源。
19. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中修復(fù)所述晶體晶格包括將所述半導(dǎo)體襯底暴露于 氣氛達(dá)一時(shí)間周期且處于足以使所述半導(dǎo)體襯底的所述晶體晶格再結(jié)晶的溫度下。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中將所述半導(dǎo)體襯底暴露于氣氛包括在具有約百萬(wàn) 分之五十氧含量的氣氛中對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火。
21. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述溫度為至少約1000攝氏度。
22. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述時(shí)間周期介于約10到15秒之間。
23. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述能量為至少約347kJ/mo1以使碳-碳鍵斷裂。
24. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述能量為至少約413kJ/mo1以使碳-氫鍵斷裂。
25. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述能量為至少約301kJ/mo1以使硅-碳鍵斷裂。
26. —種方法，其包括在快速熱處理單元中接收半導(dǎo)體襯底，所述快速熱處理單元包含光學(xué)輻照式能量源； 啟動(dòng)所述光學(xué)輻照式能量源以產(chǎn)生足以使所述半導(dǎo)體襯底上的污染物的分子鍵斷裂 的能量；及加熱所述熱處理單元達(dá)一時(shí)間周期且處于足以使所述半導(dǎo)體襯底的晶體晶格再結(jié)晶 的溫度下。
27. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述光學(xué)輻照式能量源包括紫外線能量源及紅外 線光源。
28. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述溫度為至少約1000攝氏度。
29. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述時(shí)間周期為至少約10到15秒。
30. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述能量為至少約301kJ/mo1。
全文摘要
本發(fā)明揭示在半導(dǎo)體襯底上制造的裝置及制造所述裝置的方法。所述裝置可以是具有隧道窗口的存儲(chǔ)器單元，所述隧道窗口是通過(guò)對(duì)氧化物進(jìn)行干蝕刻以暴露所述半導(dǎo)體襯底并在所述暴露的半導(dǎo)體襯底上生長(zhǎng)隧道氧化物層而界定的。可通過(guò)將所述半導(dǎo)體襯底暴露于具有足以使污染物的分子鍵斷裂的預(yù)定義能量的光學(xué)輻照式能量源并將所述半導(dǎo)體襯底暴露于足以使所述襯底的晶體晶格再結(jié)晶的溫度來(lái)清除所述半導(dǎo)體襯底的污染及/或修復(fù)所述半導(dǎo)體襯底。
文檔編號(hào)H01L27/115GK101719467SQ20091016008
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者博胡米爾·洛耶克, 菲利普·O·史密斯, 馬克·A·古德 申請(qǐng)人:愛特梅爾公司