一種制作半導(dǎo)體器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，尤其涉及一種用于NOR Flash的隔離結(jié)構(gòu)的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)大量數(shù)字信息，最近據(jù)調(diào)查顯示，在世界范圍內(nèi)，存儲(chǔ)器芯片大約占了半導(dǎo)體交易的30 %，多年來，工藝技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)需求催生越來越多高密度的各種類型存儲(chǔ)器，如RAM (隨機(jī)存儲(chǔ)器)、SRAM (靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)、DRAM (動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)和FRAM(鐵電存儲(chǔ)器)等。其中，閃存存儲(chǔ)器即FLASH，其成為非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)的主流，即使在供電電源關(guān)閉后仍能保持片內(nèi)信息；在存儲(chǔ)器電可擦除和可重復(fù)編程，而不需要特殊的高電壓；閃存存儲(chǔ)器具有成本低、密度大的特點(diǎn)。其獨(dú)特的性能使其廣泛的運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括嵌入式系統(tǒng)，如PC及設(shè)備、電信交換機(jī)、蜂窩電話、網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備、儀器儀表和汽車器件，同時(shí)還包括新興的語音、圖像、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器類產(chǎn)品。在各種各樣的FLASH器件中，嵌入式閃存器件是片上系統(tǒng)(SOC)的一種，在一片集成電路內(nèi)同時(shí)集成邏輯電路模塊和閃存電路模塊，在智能卡、微控制器等產(chǎn)品中有廣泛的用途。
[0003]可擴(kuò)展性(scalablity)是閃存存儲(chǔ)器技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，隨著半導(dǎo)體集成電路工業(yè)技術(shù)日益的成熟，超大規(guī)模的集成電路的迅速發(fā)展，具有更高性能和更強(qiáng)功能的集成電路要求更大的元件密度，而且各個(gè)部件、元件之間或各個(gè)元件自身的尺寸、大小和空間也需要進(jìn)一步縮小，對(duì)于具有自對(duì)準(zhǔn)浮柵(self aligned floating gate)的閃存存儲(chǔ)器,浮柵與浮柵之間的距離越來越小，這將產(chǎn)生干擾機(jī)制限制閃存存儲(chǔ)區(qū)的性能。浮柵與浮柵之間的稱合是干擾機(jī)制(disturb mechanisms)產(chǎn)生的主要原因。因此,浮柵與浮柵之間的率禹合是閃存存儲(chǔ)器技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。
[0004]目前采用HARP (high aspect rat1 process)制作工藝在淺溝槽中填充氧化物以形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)，該淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)中氧化物的介電常數(shù)約為3.9，浮柵與浮柵之間的間距越小，浮柵和浮柵之間的耦合就越大。具體的，耦合的結(jié)果C=ks/d，其中k為淺溝槽填充氧化物的介電常數(shù)，s為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的面積，d為浮柵與浮柵之間溝槽隔離結(jié)構(gòu)的長度，隨著浮柵和浮柵之間距離的縮小，浮柵之間的耦合將引起更強(qiáng)的干擾機(jī)制。
[0005]因此，需要一種新的制作半導(dǎo)體器件的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種制作半導(dǎo)體器件的方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成墊氧化層和墊氮化物層；刻蝕所述墊氮化物層、所述墊氧化層和所述半導(dǎo)體襯底，以形成淺溝槽；在所述淺溝槽中填充隔離材料層，所述隔離材料層的表面與所述墊氮化物層的表面平齊；執(zhí)行離子摻雜注入步驟；去除所述氮化物層和所述墊氧化層，以露出所述半導(dǎo)體襯底；在露出的所述半導(dǎo)體襯的表面上形成隧穿氧化物層；在所述隧穿氧化物層上形成浮柵；回刻蝕去除部分的所述隔離材料層。
[0008]優(yōu)選地，還包括在回刻蝕去除部分的所述隔離材料層之后在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成柵介電層和控制柵極材料層的步驟。
[0009]優(yōu)選地，還包括在形成所述柵介電層和所述控制柵極材料層之后執(zhí)行刻蝕工藝以形成柵極堆疊結(jié)構(gòu)的步驟。
[0010]優(yōu)選地，所述離子摻雜注入的摻雜劑包括碳、硼、磷或者氟中的一種或者幾種。
[0011]優(yōu)選地，所述離子摻雜注入的注入能量為2KeV?200KV，注入的摻雜劑的劑量為IXe12 ?5Xe16 原子 /cm2。
[0012]優(yōu)選地，還包括在執(zhí)行所述離子摻雜注入之后執(zhí)行退火工藝的步驟
[0013]優(yōu)選地，所述退火工藝的反應(yīng)溫度為700°C至1100°C，所述退火工藝的反應(yīng)時(shí)間為 1s 至 80s。
[0014]優(yōu)選地，所述墊氧化層的厚度為30埃至200埃，所述墊氮化物層的厚度為500埃至2000埃。
[0015]綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的制作方法提出了在淺溝槽隔離材料層的頂部離子摻雜注入碳以形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的方法，由于碳摻雜形成的低k介電常數(shù)的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)形成在浮柵與浮柵的間隔中，浮柵與浮柵之間的耦合減小，從而減少了半導(dǎo)體器件中的干擾機(jī)制。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，
[0017]圖1A-1K為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式制作閃存存儲(chǔ)器中的浮柵結(jié)構(gòu)的相關(guān)步驟所獲得的器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式制作閃存存儲(chǔ)器中的浮柵結(jié)構(gòu)的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0020]為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便說明本發(fā)明是如何解決目前存在的問題。顯然本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)的描述如下，然而去除這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0021]應(yīng)予以注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施例，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式。此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
[0022]現(xiàn)在，將參照附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，這些示例性實(shí)施例可以多種不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實(shí)施例是為了使得本發(fā)明的公開徹底且完整，并且將這些示例性實(shí)施例的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚起見，夸大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，因而將省略對(duì)它們的描述。
[0023]下面將結(jié)合圖1A-1K對(duì)本發(fā)明回刻蝕非易失性存儲(chǔ)器的STI區(qū)域中的氧化物層的制作方法進(jìn)行詳細(xì)描述，圖1A-1K為根據(jù)本實(shí)施例回刻蝕非易失性存儲(chǔ)器的STI區(qū)域中的氧化物層的過程中存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)截面圖。
[0024]如圖1A所示，提供半導(dǎo)體襯底100，在所述半導(dǎo)體的襯底100中形成有阱。
[0025]所述半導(dǎo)體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種:硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI )、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI )、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。作為示例，在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底的構(gòu)成材料選用單晶硅。
[0026]提供一包括有源區(qū)的半導(dǎo)體硅襯底100，在半導(dǎo)體襯底100上形成襯墊(pad)氧化層101，其主要材料為二氧化硅。該墊氧化層可通過熱氧化法形成，一般厚度為30?200埃，其主要作為隔離層以保護(hù)有源區(qū)在去除氮化硅時(shí)不受化學(xué)沾污(即作為隔離氧化層)。在墊氧化層101上形成墊氮化物層102，氮化物層102的材料優(yōu)選氮化硅層，可以采用爐管沉積方法或者低壓化學(xué)氣相沉積法形成墊氮化物層，其厚度一般為500?2000埃，該墊氮化物層102主要用于在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)中沉積氧化物過程中保護(hù)有源區(qū)，而且在化學(xué)機(jī)械研磨所填充的氧化硅時(shí)可用作研磨的阻擋材料。
[0027]作為優(yōu)選，在墊氮化物層102上形成電介質(zhì)抗反射涂層(DARC)，其材料為氮氧化硅，可以采用化學(xué)氣沉積的方法制備電介質(zhì)抗反射涂層，沉積形成電介質(zhì)抗反射涂層的目的是為了降低氮化硅層的反射率，在電介質(zhì)抗反射涂層上形成光刻膠層，采用光刻工藝，經(jīng)曝光顯影等步驟后形成圖案化的光刻膠層。
[0028]在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，定義淺溝槽103的方法為:在半導(dǎo)體襯底表面涂布光刻膠，對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光并顯影，將預(yù)定義的圖形轉(zhuǎn)印到光刻膠上。根據(jù)圖案化的光刻膠層依次刻蝕電介質(zhì)抗反射涂層、墊氮化物層102、墊氧化層101。其中，刻蝕氣體可以采用基于氯氣的氣體或者基于溴化氫的氣體或者兩者的混合氣體。采用干法刻蝕工藝，干法蝕刻工藝包括但不限于:反應(yīng)離子蝕刻(RIE)、離子束蝕刻、等離子體蝕刻或者激光切割。最好通過一個(gè)或者多個(gè)RIE步驟進(jìn)行干法蝕刻?？涛g氣體的流量范圍可為O?200立方厘米/分鐘(sccm),反應(yīng)室內(nèi)壓力可為5?20毫毫米萊柱(mTorr)。接著,去除圖案化的光刻膠、電介質(zhì)抗反射涂層，以在墊氮化物層102和墊氧化物層101中形成開口。接著，再進(jìn)行主刻蝕，以形成淺溝槽103。具體的，根據(jù)墊氮化物層102和墊氧化物層101中的所述開口刻蝕部分半導(dǎo)體襯底100，以形成淺溝槽103。通常采用的刻蝕劑為含氟的氣體，例如CF4或者CHF3?？梢圆捎酶煞涛g，例如反應(yīng)離子刻蝕、離子束刻蝕、等離子刻蝕、激光燒蝕或者這些方法的任意組合?？梢允褂脝我坏目涛g方法，或者也可以使用多于一個(gè)的刻蝕方法?？涛g氣體包括HBr、Cl2、CH2F2> O2的一種或者幾種氣體,和一些添加氣體如氮?dú)?、IS氣。所述刻蝕氣體的流量范圍可為O?150立方厘米/分鐘(sccm)，反應(yīng)室內(nèi)壓力可為3?50毫托(mTorr)，在射頻功率為600W?1500W的條件下進(jìn)行等離子體刻蝕。
[0029]接著，如圖1B所示，進(jìn)行淺溝槽103的填充，在所述淺溝槽103內(nèi)以及墊氮化硅層102上沉積隔離材料層104，隔離材料層104優(yōu)選二氧化硅。
[0030]采用HARP工藝在淺溝槽103內(nèi)以及墊氮化硅層102上形成隔離材料層104，隔離材料層104填充溝槽103，并且隔離材料層104覆蓋半導(dǎo)體襯底100，隔離材料層104的厚度范圍為800埃至9000埃。
[0031]在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，采用HDP (高密度等離子)沉積工藝在所述淺溝槽內(nèi)以及氮化物層上形成隔離材料層，隔離材料層的材料優(yōu)選為二氧化硅，采用HDP-CVD (高密度等離子化學(xué)氣相沉積)形成氧化物層，HDP-CVD工藝是在同一個(gè)反應(yīng)腔室中同步地進(jìn)行沉積與濺射反應(yīng)，HDP-CVD工藝采用的反應(yīng)氣體包括SiH4和02，以及濺射用的氣體氫氣和氦氣。由于沉積和濺射工藝是同時(shí)進(jìn)行的，通過調(diào)整SiH4和O2以及氫氣和氦氣的含量以使濺射沉積比為1:1。
[0032]對(duì)半導(dǎo)體襯底的隔離材料層104進(jìn)行平坦化處理，所述隔離材料層104的表面與所述墊氮化硅層102的表面平齊，具體的，采用化學(xué)機(jī)械研磨執(zhí)行平坦化工藝。
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