3]如圖1C所示,對上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行碳離子摻雜注入(Carbon Implantat1n)以在隔離材料層104的頂部形成摻碳層104’。具體的，對隔離材料層104進(jìn)行碳離子摻雜注入，在隔離材料層104中形成摻雜碳層104’。離子摻雜注入的工藝為:注入的能量為12KeV?200KeV，摻雜劑的劑量為IXe12?5Xe16原子/cm2。將碳等摻雜劑體注入到上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，在隔離材料層104中形成摻雜碳層104’。
[0034]示例性地，對上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行離子摻雜注入工藝，注入的摻雜劑可以為碳、硼、磷或者氟中的任意一種或者幾種的組合。
[0035]示例性地，采用等離子體浸入離子注入(PIII)工藝對隔離材料層104執(zhí)行注入摻雜，例如，使用包含有氟或者碳或者氟和碳?xì)怏w以形成等離子體，形成的該等離子體沒有熱力學(xué)約束。
[0036]示例性地，對隔離材料層104執(zhí)行PIII工藝之后，其中離子摻雜注入的摻雜劑包括氟和碳，隔離材料層104的介電常數(shù)k值為3.5，其中離子摻雜注入之后隔離材料層104包括兩層結(jié)構(gòu)包括:上層隔離材料側(cè)的介電常數(shù)k值為2.8，上層隔離材料側(cè)的介電常數(shù)k值為4.0。
[0037]如圖1D所示，對上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)執(zhí)行退火工藝。所述退火工藝使離子摻雜注入在隔離材料層104中的原子加速擴(kuò)散并且均勻的分布在隔離材料層104的頂部，以在隔離材料層104的頂部包括均勻摻雜雜質(zhì)，該摻雜雜質(zhì)降低了隔離材料層104的頂部104’的介電常數(shù)值。
[0038]執(zhí)行退火工藝的溫度范圍為700°C至1100°C，優(yōu)選退火工藝的溫度900°C。實施退火工藝的反應(yīng)時間為10s-80s，優(yōu)選退火工藝的反應(yīng)時間為50s。優(yōu)選地，在退火工藝過程時將半導(dǎo)體器件置于周圍充滿惰性氣體的環(huán)境中，所述惰性氣體可以為氬氣、氮氣等合適的惰性氣體。
[0039]示例性地，上述退火步驟可以根據(jù)工藝的需求進(jìn)行選擇，可以在執(zhí)行離子雜質(zhì)摻雜注入之后執(zhí)行退火步驟，也可以在在執(zhí)行離子摻雜注入之后不執(zhí)行退火步驟直接執(zhí)行后續(xù)工藝步驟。
[0040]如圖1E和如圖1F所示，去除墊氧化層101和墊氮化物層102，以露出半導(dǎo)體襯底100的表面，隔離材料層104的頂部104’高于半導(dǎo)體襯底100的表面。
[0041]示例性地，采用濕法清洗去除氮化物層102和墊氧化層101，所述濕法清洗可采用稀釋的氫氟酸或者熱磷酸中的一種或者兩種去除墊氧化層101和氮化物層102。所述濕法刻蝕對隔離材料層104具有較高的刻蝕選擇比。
[0042]然后，對閃存單元執(zhí)行Vt注入步驟再采用離子注入的方式在半導(dǎo)體襯底100中形成不同功能的阱區(qū)，相當(dāng)于，通過離子注入的方式定義出不同功能的阱區(qū)，不同功能的阱區(qū)包括高壓P/N阱區(qū)和低壓P/N阱區(qū)，在定義出不同功能阱區(qū)之后進(jìn)行整體推阱工藝。
[0043]如圖1G所示，在露出的半導(dǎo)體襯底100表面上形成遂穿氧化物層105，所述隧穿氧化層105的材料可以是氧化硅、氮氧化硅、富硅氧化物、氮化硅。所述隧穿氧化層的作用在于浮柵多晶硅層和半導(dǎo)體襯底隔離，厚度設(shè)定在10埃至150埃。沉積上述隧穿氧化層的技術(shù)為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的現(xiàn)有技術(shù)，如采用熱氧化工藝形成氧化硅層。
[0044]如圖1H所示，在半導(dǎo)體襯底100上沉積形成浮柵材料層，浮柵材料層的材料優(yōu)選多晶硅，所述浮柵材料層完全覆蓋隔離材料層104隧穿氧化層105。
[0045]在本發(fā)明中形成浮柵材料層的形成方法可選用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)工藝。形成所述多晶硅層的工藝條件包括:反應(yīng)氣體為硅烷(SiH4)，所述硅烷的流量范圍可為100?200立方厘米/分鐘(sccm)，如150sccm ;反應(yīng)腔內(nèi)溫度范圍可為700?750攝氏度；反應(yīng)腔內(nèi)壓力可為250?350毫毫米萊柱(mTorr),如300mTorr ;所述反應(yīng)氣體中還可包括緩沖氣體，所述緩沖氣體可為氦氣(He)或氮氣，所述氦氣和氮氣的流量范圍可為5?20升/ 分鐘(slm)，如 8slm、1slm 或 15slm。
[0046]需要說明的是，上述形成浮柵材料層的方法均為示例性的，并不局限于所述方法，本領(lǐng)域其他方法只要能夠?qū)崿F(xiàn)所述目的，均可以應(yīng)用于本發(fā)明，在此不再贅述。
[0047]對浮柵材料層執(zhí)行平坦化工藝，直至露出所述隔離材料層104的頂部104’為止，以形成浮柵結(jié)構(gòu)106?？蛇x地，當(dāng)暴露出淺溝槽隔離區(qū)域中的隔離材料層104的頂部104’之后，進(jìn)行一定量的過拋光以保證工藝窗口則停止平坦化工藝，以形成浮柵結(jié)構(gòu)106。通過平坦化工藝處理浮柵材料層之后使填充形成在隧穿氧化物層105上以及隔離材料層104之間的浮柵結(jié)構(gòu)106彼此分離。
[0048]可以使用半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中常規(guī)的平坦化方法來實現(xiàn)表面的平坦化。該平坦化方法的非限制性實例包括機械平坦化方法和化學(xué)機械拋光平坦化方法。化學(xué)機械拋光平坦化方法更常用。
[0049]如圖1I，執(zhí)行回刻蝕工藝的以去除部分的隔離材料層104的頂部104’，所述回刻蝕工藝的為各向同性刻蝕隔離材料層104，具體的，先采用濕法刻蝕去除部分的位于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)區(qū)域中的隔離材料層104，刻蝕后剩余的隔離材料層104”低于浮柵結(jié)構(gòu)106高于隧穿氧化物層105。其中，回刻蝕去除部分隔離材料層104的頂部104’深度為100埃至2000 埃。
[0050]在本發(fā)明的一具體實施例中，在采用濕法刻蝕所述隔離材料層104之后，形成的隔離材料層104”表面是平坦的，濕蝕刻法能夠采用氫氟酸溶液，例如緩沖氧化物蝕刻劑或氫氟酸緩沖溶液。濕法清洗采用稀釋的氫氟酸和熱磷酸去除所述隔離材料層。
[0051]如圖1J所示，在所述半導(dǎo)體襯底100上形成柵介電層107，柵介電層107可以為氧化物、氮化物、氧化物總共三層ONO三明治結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，柵介電層109也可以為一層氮化物、或者一層氧化物、或者一層氮化物上形成一層氧化物等柵介電層結(jié)構(gòu)?？梢允褂冒ǖ幌抻?化學(xué)汽相沉積方法和物理汽相沉積方法的方法形成柵介電層109。
[0052]如圖1K，在柵介電層107上形成柵極材料層108用于形成控制柵極，具體的，在閃存單元區(qū)域中的柵介電層107上形成柵極材料層108，柵極材料層108的材料為多晶硅。然后，對上述半導(dǎo)體器件執(zhí)行刻蝕步驟以形成柵極堆疊結(jié)構(gòu)。
[0053]多晶硅的形成方法可選用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)工藝。形成所述多晶硅的工藝條件包括:反應(yīng)氣體為娃燒(SiH4),所述娃燒的流量范圍可為100?200立方厘米/分鐘(sccm)，如150sccm ;反應(yīng)腔內(nèi)溫度范圍可為700?750攝氏度；反應(yīng)腔內(nèi)壓力可為250?350毫毫米萊柱(mTorr),如300mTorr ;所述反應(yīng)氣體中還可包括緩沖氣體,所述緩沖氣體可為氦氣或氮氣，所述氦氣和氮氣的流量范圍可為5?20升/分鐘(slm)，如8slm、1slm或 15slm。
[0054]參照圖2，其中示出了為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式制作閃存存儲器中的浮柵結(jié)構(gòu)的工藝流程圖。用于簡要示出整個制造工藝的流程。
[0055]在步驟201中，提供一包括有源區(qū)半導(dǎo)體硅襯底，在半導(dǎo)體襯底上形成墊氧化層，在墊氧化層上形成墊氮化硅層，依次刻蝕墊氮化硅層、墊氧化層和半導(dǎo)體襯底，以形成淺溝槽
[0056]在步驟202中，在所述淺溝槽中填充隔離材料層，再執(zhí)行平坦化工藝；
[0057]在步驟203中，執(zhí)行碳或者硼注入步驟；
[0058]在步驟204中，執(zhí)行退火步驟；
[0059]在步驟205中，去除所述墊氮化硅層；
[0060]在步驟206中，去除所述墊氧化層，以露出半導(dǎo)體襯底表面；
[0061]在步驟207中，在露出的半導(dǎo)體襯底的表面上形成隧穿氧化物層，接著在隧穿氧化物層上形成浮柵；
[0062]在步驟208中，回刻蝕去除部分離子摻雜注入的所述隔離材料層；
[0063]在步驟209中，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。
[0064]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)體器件中的干擾機制。
[0065]本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種制作半導(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)體襯底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。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，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。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，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。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，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。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，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。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，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
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，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)時間為1s至80s。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制作半導(dǎo)體器件的方法，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)體器件中的干擾機制。
【IPC分類】H01L21-8247
【公開號】CN104835789
【申請?zhí)枴緾N201410045879
【發(fā)明人】陳勇
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2014年2月8日