專利名稱：一種防止分離柵閃存中堆疊柵極線倒塌的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體器件的制作領域，特別涉及一種防止分離柵閃存(Split-Gate Flash)中堆疊柵極線倒塌的方法。
背景技術：
隨著半導體技術的發(fā)展，出現了各種存儲器件，其中有一種存儲器件為分離柵閃存。分離柵閃存由外圍控制區(qū)域和存儲單元區(qū)域組成，其中，存儲單元區(qū)域用于存儲信息； 外圍控制區(qū)域，用于對存儲單元區(qū)域存儲的信息進行讀取。圖Ia至圖Ie示出了現有技術中存儲單元區(qū)域制作流程的剖面示意圖。首先，如圖Ia所示，在半導體襯底100上依次形成浮柵(TO，Floating Gate)氧化層101、FG多晶硅層102、氧化層-氮化層-氧化層(ONO)介質層103、控制柵(Control Gate, CG)多晶硅層104、CG氮化硅層105、CG氧化硅層106、CG氮化硅硬掩膜層107，然后在形成的頂層CG氮化硅硬掩膜層107上涂布第一光阻膠(所述第一光阻膠未示出)。圖案化該第一光阻膠，以該圖案化的光阻膠為掩膜，依次刻蝕CG氮化硅硬掩膜層107、CG氧化硅層106、CG氮化硅層105、CG多晶硅層104和ONO介質層103，形成兩個CG，兩個CG之間有一定距離，裸露出TO多晶硅層102，灰化去除第一光阻膠。在該步驟中，為了簡化敘述，可以將re多晶硅層102稱為re材料層，將ONO介質層103稱為介質層，將CG多晶硅層104、CG氮化硅層105、CG氧化硅層106及CG氮化硅硬掩膜層107稱為CG材料層。接下來，如圖Ib所示，在每個CG的兩側形成CG側壁層108，該CG側壁層為氧化層-氮化層(ON)結構。如圖Ic所示，以上述CG側壁層108和CG為掩膜，刻蝕TO多晶硅層102，形成TO， 在兩個re之間裸露出re氧化層ιο 。再接下來，在CG的上表面、及裸露的re氧化層101涂布第二光阻膠112(圖中未畫出)后，圖案化第二光阻膠112，得到第二光阻膠圖案。該第二光阻膠圖案暴露出CG之間的re氧化層101，以該第二光阻膠圖案為掩膜，采用離子注入方式10進行離子注入，如圖 Id所示；在本步驟中，采用離子注入方式10注入的離子可以為砷，能量為E 15，作為公共電極。最后，如圖Ie所示，在進行離子注入后，在兩個CG之間的半導體襯底100和re氧化層101內形成堆疊柵極線111，采用濕法清洗方式去除CG側壁層108，然后灰化去除第二光阻膠112后，在CG和re的外側依次形成氧化層109及沉積多晶硅膜，所述多晶硅膜最終將形成擦除柵(Erase Gate，EG) 110，(圖Id中只示出兩個TO之間的EG)，該EG位于SL上方。所述氧化層109用于隔離re和EG。在上述過程中，灰化去除第一光阻膠或灰化去除第二光阻膠就是將半導體襯底加熱，比如加熱到250攝氏度以上，同時第一光阻膠或第二光阻膠暴露在氧等離子體或臭氧中反應去除掉。采用上述過程所制作的存儲單元區(qū)域位于半導體襯底上的兩個字線(WL，Word Line)之間，兩個字線是由位于CG和TO外側的氧化層109構成。在上述過程中，在半導體襯底100內以離子注入的方式形成堆疊柵極線時，會采用比較高的能量，這是為了減小所形成的堆疊柵極線電阻，增強讀取存儲單元區(qū)域的電流， 保證可以在堆疊柵極線上形成比較薄且隔離效果比較好的氧化層109。但是，在上述過程中，在形成堆疊柵極線時，采用的高能量離子注入方式，也會使得第二光阻膠圖案中的表層光阻膠被充氣及變硬，在后續(xù)的灰化去光刻膠過程中，很難去除掉，因此必須采用更高的溫度。但是，第二光阻膠由于被高能量注入的離子，使得不同區(qū)域的性質并不相同。在采用更高的溫度灰化去除第二光阻膠時，第二光阻膠不同區(qū)域具有的不同膨脹程度也會增加，從而使得在堆疊柵極線上由第二光阻膠(去除過程中會流到堆疊柵極線表面)形成的壓力很大且不均勻，特別是隨著半導體器件的特征尺寸的減小，堆疊柵極線的高寬比越來越大，這種壓力就會更大及更不均勻。這樣，最終就會導致堆疊柵極線的倒塌，使得所制作的分離柵閃存良率降低。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種防止分離柵閃存中堆疊柵極線倒塌的方法，該方法能夠在制作分離柵閃存的存儲單元區(qū)域過程中，在不降低分離柵閃存良率的情況下防止堆疊柵極線的倒塌。為達到上述目的，本發(fā)明實施的技術方案具體是這樣實現的一種防止分離柵閃存中堆疊柵極線倒塌的方法，該方法應用于分離柵閃存的存儲單元區(qū)域制作，包括提供一半導體襯底，依次沉積浮柵氧化層、浮柵材料層、介質層及控制柵材料層；采用光刻和刻蝕方法刻蝕控制柵材料層和介質層，形成兩個控制柵，所述兩個控制柵極之間裸露出浮柵材料層；為兩個控制柵形成側壁層，以兩個控制柵和所形成的側壁層為掩膜，刻蝕兩個控制柵下的浮柵材料層，形成兩個浮柵；在裸露的控制柵表面和浮柵氧化層表面沉積光阻膠層，圖案化光阻膠層，裸露出兩個控制柵之間的浮柵氧化層，以圖案化光阻膠層為掩膜，采用離子注入方式進行離子注入，在兩個控制柵之間的半導體襯底和浮柵氧化層內形成堆疊柵極線，去除側壁層；在堆疊柵極線及圖案化光阻膠層上沉積遮蓋層，覆蓋住浮柵和控制柵，采用干法離子注入方式去除圖案化的光阻膠層上的遮蓋層及光阻膠層表面層；灰化去除剩余的光阻膠層和堆疊柵極線表面的遮蓋層后，在堆疊柵極線上形成擦除柵。所述離子注入方式采用砷離子，能量為大于等于E15。所述遮蓋層的材料為光阻膠或不定形碳，厚度大于等于1700埃。所述光阻膠層的厚度為大于等于800埃，去除光阻膠層表面層后剩余的光阻膠層厚度不小于500埃。所述干法離子注入方式采用的射頻功率為不大于150瓦，離子采用的為氧等離子體或臭氧。由上述方案可以看出，本發(fā)明在灰化去除第二光阻膠之前，采用干法離子刻蝕步驟對第二光阻膠圖案中被充氣及變硬的表層光阻膠去除后，再采用灰化方法去除剩余的具有相同性質的第二光阻膠光刻膠。這樣，就不會像現有技術那樣由于第二光阻膠不同區(qū)域的性質不相同，而造成在灰化去除過程中隨著溫度的增高，第二光阻膠不同區(qū)域的膨脹程度差異度增大，而在堆疊柵極線上由第二光阻膠形成的壓力很大且不均勻，最終導致堆疊柵極線倒塌。另外，本發(fā)明增加的干法離子刻蝕步驟會對沒有被第二光阻膠圖案覆蓋的浮柵表面造成損傷，所以在干法離子刻蝕步驟之前，本發(fā)明還增加了沉積用于覆蓋浮柵表面的遮蓋層步驟，用于在干法離子刻蝕過程中保護浮柵，該遮蓋層在后續(xù)灰化第二光阻膠過程中被同時去除，這能夠提高所制作的分離柵閃存良率。


圖Ia至圖Ie為現有技術中存儲單元區(qū)域制作流程的剖面示意圖；圖加 圖2g為本發(fā)明提供的存儲單元區(qū)域制作流程的剖面示意圖；圖3為本發(fā)明提供的存儲單元區(qū)域制作方法流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。采用現有技術制作分離柵閃存的存儲單元區(qū)域時，會造成堆疊柵極線的倒塌原因為由于采用高能量的離子注入方法制作堆疊柵極線的過程中，離子也會注入到用于遮擋控制柵極和浮柵的第二光阻膠圖案的表面層，使得第二光阻膠圖案的表面層充氣及變硬， 進而使得第二光阻膠的不同區(qū)域具有不同的性質，在高溫下膨脹程度也會不同，并隨著溫度的提高膨脹差異度會更大。這樣，在后續(xù)采用比較高的溫度灰化第二光阻膠過程中，造成在堆疊柵極線之上的第二光阻膠的壓力變大且不均勻，對堆疊柵極線影響比較大，最終導致堆疊柵極線的倒塌。本發(fā)明為了解決堆疊柵極線倒塌的問題，就需要在灰化去除第二光阻膠過程中減小在堆疊柵極線之上的第二光阻膠的壓力及使得壓力均勻分布，從而需要使得灰化去除的第二光阻膠的不同區(qū)域具有相同的性質及膨脹程度。因此，本發(fā)明在灰化去除第二光阻膠之前，采用干法離子刻蝕步驟對第二光阻膠圖案中被充氣及變硬的表層光阻膠去除后，使得剩余的第二光阻膠圖案中的光阻膠性質和膨脹程度相同，再采用灰化方法去除剩余的性質相同的第二光阻膠光刻膠。這樣，就不會像現有技術那樣由于第二光阻膠不同區(qū)域的性質不相同，而造成在灰化去除過程中隨著溫度的增高，第二光阻膠不同區(qū)域的膨脹程度差異度增大，而在堆疊柵極線上由第二光阻膠形成的壓力很大且不均勻，最終導致堆疊柵極線倒塌。但是，由于本發(fā)明增加的干法離子刻蝕步驟對沒有被第二光阻膠圖案覆蓋的浮柵表面造成損傷，所以在干法離子刻蝕步驟之前，本發(fā)明還增加了沉積用于覆蓋浮柵表面的遮蓋層步驟，用于在干法離子刻蝕過程中保護浮柵，該遮蓋層在后續(xù)灰化第二光阻膠過程中被同時去除，這能夠提高所制作的分離柵閃存良率。結合圖加 圖2g所示的本發(fā)明提供的存儲單元區(qū)域制作流程的剖面示意圖，對圖3所示的本發(fā)明提供的存儲單元區(qū)域制作方法流程圖進行詳細說明，其具體步驟為步驟301、如圖加所示，在半導體襯底100上依次形成re氧化層101、re多晶硅層102、ONO介質層103、CG多晶硅層104、CG氮化硅層105、CG氧化硅層106、CG氮化硅硬掩膜層107，然后在形成的頂層CG氮化硅硬掩膜層107上涂布第一光阻膠(所述光阻膠未示出)。圖案化該第一光阻膠，以該圖案化的光阻膠為掩膜，依次刻蝕CG氮化硅硬掩膜層 107、CG氧化硅層106、CG氮化硅層105、CG多晶硅層104和ONO介質層103，形成兩個CG， 兩個CG之間有一定距離，裸露出TO多晶硅層102，灰化去除第一光阻膠。在該步驟中，為了簡化敘述，可以將re多晶硅層102稱為re材料層，將ONO介質層103稱為介質層，將CG多晶硅層104、CG氮化硅層105、CG氧化硅層106及CG氮化硅硬掩膜層107稱為CG材料層。步驟302，如圖2b所示，在每個CG的兩側形成CG側壁層108，該CG側壁層為ON結構。步驟303、如圖2c所示，以上述CG側壁層108和CG為掩膜，刻蝕TO多晶硅層102， 形成re，在兩個re之間裸露出re氧化層ιο 。步驟304、在CG的上表面、及裸露的re氧化層101涂布第二光阻膠112(圖中未畫出)后，圖案化第二光阻膠112，得到第二光阻膠圖案。該第二光阻膠圖案暴露出CG之間的 re氧化層101，以該第二光阻膠圖案為掩膜，采用離子注入方式10進行離子注入，如圖2d 所示；在本步驟中，注入的離子可以為砷，能量大于等于E15，作為公共電極。在本步驟中，涂布的第二光阻膠層112厚度為大于等于800埃；步驟301 步驟304的現有技術相同，這里不再贅述。步驟305、如圖加所示，在進行離子注入后，在兩個CG之間的半導體襯底100和 re氧化層101內形成堆疊柵極線111，然后采用濕法清洗方式去除CG側壁層108，在兩個 CG之間的堆棧柵極線111沉積遮蓋層201，直到完全覆蓋住re和CG ；在本步驟中，遮蓋層201可以為光阻膠，也可以為無定形碳，最優(yōu)實施例為光阻膠，沉積的厚度可以大于等于1700埃，用于在步驟306的干法離子刻蝕之后仍然可以覆蓋住re和CG或剛剛被刻蝕完。步驟306、如圖2f所示，采用干法離子刻蝕方法20進行刻蝕，依次去除第二光刻膠層112上方的覆蓋層201及第二光刻膠層112被步驟304離子注入而導致充氣及變硬的表面層；去除第二光刻膠層112中充氣及變硬的表面層的厚度是根據多次試驗得到的；在該步驟完成后，兩個CG之間沉積的遮蓋層201仍然沒有被刻蝕完，仍然覆蓋住 FG和CG，或剛剛被刻蝕完。在該步驟中，干法離子刻蝕方法20采用的射頻功率不大于150埃，離子采用的為氧等離子體或臭氧，剩余的第二光阻膠112大于等于500埃。步驟307、如圖2g所示，灰化去除第二光阻膠112和剩余的遮蓋層201后，在CG和 FG的外側依次形成氧化層109及沉積多晶硅膜，所述多晶硅膜最終將形成EGllO(圖2d中只示出兩個TO之間的EG)，該EG位于SL上方。所述氧化層109用于隔離TO和EG。采用上述過程所制作的存儲單元區(qū)域位于半導體襯底上的兩個字線(WL)，兩個字線是由位于CG和re外側的氧化層109構成。 以上舉較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種防止分離柵閃存中堆疊柵極線倒塌的方法，該方法應用于分離柵閃存的存儲單元區(qū)域制作，包括提供一半導體襯底，依次沉積浮柵氧化層、浮柵材料層、介質層及控制柵材料層； 采用光刻和刻蝕方法刻蝕控制柵材料層和介質層，形成兩個控制柵，所述兩個控制柵極之間裸露出浮柵材料層；為兩個控制柵形成側壁層，以兩個控制柵和所形成的側壁層為掩膜，刻蝕兩個控制柵下的浮柵材料層，形成兩個浮柵；在裸露的控制柵表面和浮柵氧化層表面沉積光阻膠層，圖案化光阻膠層，裸露出兩個控制柵之間的浮柵氧化層，以圖案化光阻膠層為掩膜，采用離子注入方式進行離子注入，在兩個控制柵之間的半導體襯底和浮柵氧化層內形成堆疊柵極線，去除側壁層；在堆疊柵極線及圖案化光阻膠層上沉積遮蓋層，覆蓋住浮柵和控制柵，采用干法離子注入方式去除圖案化的光阻膠層上的遮蓋層及光阻膠層表面層；灰化去除剩余的光阻膠層和堆疊柵極線表面的遮蓋層后，在堆疊柵極線上形成擦除柵。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述離子注入方式采用砷離子，能量為大于等于E15。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述遮蓋層的材料為光阻膠或不定形碳，厚度大于等于1700埃。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述光阻膠層的厚度為大于等于800埃，去除光阻膠層表面層后剩余的光阻膠層厚度不小于500埃。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述干法離子注入方式采用的射頻功率為不大于150瓦，離子采用的為氧等離子體或臭氧。
全文摘要
一種防止分離柵閃存中堆疊柵極線倒塌的方法，提供一半導體襯底，依次沉積浮柵氧化層、浮柵材料層、介質層及控制柵材料層；刻蝕控制柵材料層和介質層，形成兩個控制柵；為兩個控制柵形成側壁層，以兩個控制柵和所形成的側壁層為掩膜，刻蝕形成兩個浮柵；沉積光阻膠層，圖案化光阻膠層，裸露出兩個控制柵之間的浮柵氧化層，進行離子注入，形成堆疊柵極線，去除側壁層；在堆疊柵極線及圖案化光阻膠層上沉積遮蓋層，覆蓋住浮柵和控制柵，采用干法離子注入方式去除圖案化的光阻膠層上的遮蓋層及光阻膠層表面層；灰化去除剩余的光阻膠層和堆疊柵極線表面的遮蓋層后，在堆疊柵極線上形成擦除柵。本發(fā)明在不降低分離柵閃存良率的情況下防止堆疊柵極線的倒塌。
文檔編號H01L21/28GK102386141SQ20101027273
公開日2012年3月21日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權日2010年8月27日
發(fā)明者周儒領, 張慶勇 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司