專利名稱：構(gòu)造浮柵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及構(gòu)造浮柵的方法。

背景技術(shù)：
自對(duì)準(zhǔn)工藝(Self-aligned-Process，SAP)由于可以實(shí)現(xiàn)浮柵(FloatingGate， FG)與淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation, STI)之間良好的自對(duì)準(zhǔn)性能，因此被廣泛 應(yīng)用于閃存(flash memory)的存儲(chǔ)單元制造過(guò)程中。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種分離柵級(jí)(Split-Gate)存儲(chǔ)器存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 (bit-cell)的制造過(guò)程中，晶圓典型結(jié)構(gòu)剖面的變化示意圖。初始晶圓為硅基底，其上表面 沉積厚度為110埃(A)的氧化硅薄膜，在氧化硅薄膜上再沉積一層氮化硅薄膜。通過(guò)STI光 刻(STI-ET)過(guò)程在晶圓上定義出淺溝槽圖形，取晶圓中具有典型結(jié)構(gòu)單元的片段剖面如 圖1中的1A所示。該剖面包括硅基底101、氧化硅薄膜102和氮化硅薄膜103，硅基底101 上具有光刻形成的淺溝槽結(jié)構(gòu)。其中淺溝槽上口(AA space)的寬度為700A，氮化硅(AA line)的寬度為800A。對(duì)氮化硅薄膜103進(jìn)行水平方向消退處理，使淺溝槽上口寬度達(dá)到990埃。然后 對(duì)晶圓進(jìn)行STI沉積(STI-DEP)處理，實(shí)際就是在所述淺溝槽中沉積氧化硅。再經(jīng)過(guò)STI 平坦化(STI-CMP)過(guò)程處理后得到如1B所示剖面。接著進(jìn)行移除氮化硅的處理，得到如1C 所示剖面。原先氮化硅所在的位置形成了空位。然后進(jìn)行re沉積過(guò)程，在所述空位處沉積 多晶硅105，得到如1D所示剖面。再進(jìn)行re平坦化(re-CMP)處理過(guò)程，當(dāng)填充氧化硅104 露出表面再加一定量的過(guò)拋光以保證工藝窗口則停止re-CMP。通過(guò)re-CMP處理使填充在 不同空位中的多晶硅彼此分離，得到如1E所示剖面。然后進(jìn)行針對(duì)多晶硅的選擇性蝕刻過(guò) 程，使得核心電路區(qū)剩余多晶硅的厚度減少到目標(biāo)厚度約300埃，得到如圖2中的1F所示 的剖面，這是為避免一步re-CMP過(guò)程研磨到目標(biāo)厚度會(huì)因本身的圖案疏密性效應(yīng)造成外 圍電路的硅基底損傷。最后，使填充在STI中的填充氧化硅104消退約250埃，以便獲得控 制柵極(Control Gate,CG)與TO之間一定的耦合率(Couple Ratio)，得到最終厚度約300 埃的薄層多晶硅形成re 105，剖面如圖2中的1G所示。在多晶硅的選擇性蝕刻過(guò)程中，在多晶硅105與填充氧化硅104之間的交界處，蝕 刻反應(yīng)的速率要顯著慢于非交界處，這被稱之為“邊緣效應(yīng)”。造成邊緣效應(yīng)的原因就在于 多晶硅105的邊緣是與氧化硅104相鄰的，而多晶硅蝕刻是一種選擇性蝕刻，氧化硅基本不 參與發(fā)生該蝕刻反應(yīng)，因此邊緣處的多晶硅與反應(yīng)氣體的接觸受到了氧化硅的阻擋，因此 反應(yīng)速率減慢。這樣蝕刻得到的結(jié)果就是在多晶硅105與填充氧化硅104之間的交界處會(huì)殘留較 多的多晶硅，表現(xiàn)在圖2所示剖面圖中，就是1F和1G中所示沿著STI外壁形成多晶硅凸線 107，業(yè)內(nèi)稱之為多晶硅殘留條(Poly Stringer)。在某些情況下，多晶硅凸線107會(huì)被部分 地氧化并形成沿著STI外壁的富氧多晶硅界面而更加難以去除。這種多晶硅凸線會(huì)帶來(lái)如下負(fù)面影響導(dǎo)致電流泄漏或re橋接現(xiàn)象，進(jìn)而嚴(yán)重影響到最終產(chǎn)品的產(chǎn)出率。并且，該負(fù)面影響隨著器件尺度的減小會(huì)越發(fā)嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提出一種構(gòu)造浮柵的方法，能夠避免構(gòu)成re的多 晶硅出現(xiàn)多晶硅凸線，消除電流泄露路徑，從而提高最終產(chǎn)品的產(chǎn)出率。本發(fā)明實(shí)施例提出一種構(gòu)造浮柵的方法，包括在晶圓的硅基底上表面沉積氧化硅薄膜，在氧化硅薄膜上再沉積一層氮化硅薄 膜；通過(guò)淺溝槽STI光刻過(guò)程，在晶圓上定義出淺溝槽；在所述淺溝槽中沉積溝槽氧化物；經(jīng)由一步溝槽氧化物平坦化后，進(jìn)行移除氮化 硅的處理，在原先氮化硅所在的位置形成了空位；進(jìn)行浮柵沉積過(guò)程，在所述空位處沉積多晶硅；進(jìn)行浮柵多晶硅平坦化處理過(guò)程， 浮柵多晶硅平坦化處理自動(dòng)停止在溝槽氧化物層，使填充在不同空位中的多晶硅彼此徹底 分離；對(duì)溝槽氧化物進(jìn)行消退蝕刻預(yù)處理；對(duì)所述多晶硅進(jìn)行選擇性蝕刻過(guò)程，使浮柵厚度減薄到目標(biāo)厚度。所述對(duì)所述多晶硅進(jìn)行選擇性蝕刻過(guò)程中，多晶硅厚度減少的范圍為100埃至 300 埃。所述對(duì)溝槽氧化物進(jìn)行消退蝕刻預(yù)處理的步驟中，氧化硅的消退深度為后續(xù)多晶 硅進(jìn)行選擇性蝕刻過(guò)程中多晶硅厚度減少厚度的70%到100%。所述對(duì)晶圓進(jìn)行STI沉積之后，以及進(jìn)行移除氮化硅的處理之前，進(jìn)一步包括對(duì) 晶圓進(jìn)行STI平坦化處理。從以上技術(shù)方案可以看出，在re平坦化之后，在多晶硅蝕刻之前先進(jìn)行了氧化硅 的消退處理，這樣在多晶硅蝕刻時(shí)，多晶硅的邊緣不再與氧化硅相鄰，因此多晶硅邊緣處的 蝕刻速率也不會(huì)受到影響，不會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的“Poly Stringer”現(xiàn)象。本技術(shù)方案可將困難的溝槽內(nèi)多晶硅挖除過(guò)程靈活的轉(zhuǎn)化為相對(duì)簡(jiǎn)易的多晶硅 蝕刻過(guò)程。一般的溝槽內(nèi)多晶硅挖除過(guò)程很容易產(chǎn)生多晶硅殘留條，而導(dǎo)致電流泄露路徑 出現(xiàn)引起電路失效。單純的多晶硅蝕刻過(guò)程因沒(méi)有蝕刻障礙是比較容易進(jìn)行的。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)以及本發(fā)明實(shí)施例的構(gòu)造浮柵的過(guò)程從構(gòu)造STI到re平坦化處 理過(guò)程中的晶圓剖面變化的示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的在re平坦化之后的處理過(guò)程中晶圓剖面變化的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的構(gòu)造浮柵的流程圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的在re平坦化之后的處理過(guò)程中晶圓剖面變化的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步 的詳細(xì)闡述。
圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例的構(gòu)造浮柵的流程圖，包括如下步驟步驟301 初始晶圓為硅基底，其上表面沉積厚度為110埃(A )的氧化硅薄膜，在 氧化硅薄膜上再沉積一層氮化硅薄膜。通過(guò)STI光刻(STI-ET)過(guò)程在晶圓上定義出淺溝 槽，定義淺溝槽的方法例如在晶圓表面涂布光刻膠，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。然后以剩余的光刻膠為掩膜進(jìn)行蝕刻，晶圓未被光刻膠覆蓋 的部分被依次刻蝕氮化硅薄膜，氧化硅薄膜，以及硅基底，形成淺溝槽，該淺溝槽的底部位 于硅基底中。步驟302 進(jìn)行STI沉積(STI-DEP)處理，在所述淺溝槽內(nèi)以及氮化硅薄膜上沉積
氧化硅層。步驟303 對(duì)晶圓表面的氧化硅層進(jìn)行STI平坦化(STI-CMP)過(guò)程處理，去除位于 氮化硅層之上的氧化硅層，接著進(jìn)行移除氮化硅的處理，原先氮化硅所在的位置形成了空 位，使填充淺溝槽的氧化硅層的表面遠(yuǎn)高于其它位置。步驟304 進(jìn)行re沉積過(guò)程，在所述空位處沉積多晶硅。在這一步中，所述的多晶 硅層實(shí)際上也會(huì)沉積在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的氧化硅層上，并且完全覆蓋所述的淺溝槽隔離結(jié) 構(gòu)的氧化硅層。步驟305 對(duì)多晶硅層進(jìn)行re平坦化(re-CMP)處理過(guò)程，當(dāng)暴露出淺溝槽隔離結(jié) 構(gòu)的氧化硅層后，進(jìn)行一定量的過(guò)拋光以保證工藝窗口則停止re-CMP。通過(guò)re-CMP處理使 填充在不同空位中的多晶硅彼此分離。步驟306 使填充在STI中的填充氧化硅104消退蝕刻預(yù)處理，使其消退一定的深 度，氧化硅的消退深度為步驟307中多晶硅厚度減少量的70%到100%。步驟307 進(jìn)行針 對(duì)多晶硅的選擇性蝕刻過(guò)程，使得剩余多晶硅的厚度減薄到目標(biāo)厚度。步驟301至步驟305過(guò)程中晶圓的剖面變化分別對(duì)應(yīng)圖1中的1A至1E。步驟306 至步驟307過(guò)程中晶圓的剖面變化如圖4所示。由于在多晶硅蝕刻之前先進(jìn)行了氧化硅的消退處理，這樣在多晶硅蝕刻時(shí)，多晶 硅的邊緣不再與氧化硅相鄰，因此多晶硅邊緣處的蝕刻速率也不會(huì)受到影響，不會(huì)出現(xiàn)現(xiàn) 有技術(shù)中的“Poly Stringer”現(xiàn)象。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)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(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)造浮柵的方法，包括在晶圓的硅基底上表面沉積氧化硅薄膜，在氧化硅薄膜上再沉積一層氮化硅薄膜；通過(guò)淺溝槽STI光刻過(guò)程，在晶圓上定義出淺溝槽；在所述淺溝槽中沉積溝槽氧化物；經(jīng)由一步溝槽氧化物平坦化后，進(jìn)行移除氮化硅的 處理，在原先氮化硅所在的位置形成了空位；進(jìn)行浮柵沉積過(guò)程，在所述空位處沉積多晶硅；進(jìn)行浮柵多晶硅平坦化處理過(guò)程，浮 柵多晶硅平坦化處理自動(dòng)停止在溝槽氧化物層，使填充在不同空位中的多晶硅彼此徹底分 罔；其特征在于，在所述浮柵多晶硅平坦化處理過(guò)程之后包括如下步驟 對(duì)溝槽氧化物進(jìn)行消退蝕刻預(yù)處理；對(duì)所述多晶硅進(jìn)行選擇性蝕刻過(guò)程，使浮柵厚度減薄到目標(biāo)厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述目標(biāo)厚度為100埃至300埃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述對(duì)溝槽氧化物進(jìn)行消退蝕刻預(yù)處 理的步驟中，氧化硅的消退深度為后續(xù)多晶硅進(jìn)行選擇性蝕刻過(guò)程中多晶硅厚度減少量的 70% 到 100%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)晶圓進(jìn)行STI沉積之后，以及進(jìn)行 移除氮化硅的處理之前，進(jìn)一步包括對(duì)晶圓進(jìn)行STI平坦化處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種構(gòu)造浮柵的方法，包括在晶圓的硅基底上表面沉積氧化硅薄膜，在氧化硅薄膜上再沉積一層氮化硅薄膜；通過(guò)淺溝槽STI光刻過(guò)程，在晶圓上定義出淺溝槽；在所述淺溝槽中沉積溝槽氧化物；經(jīng)由一步溝槽氧化物平坦化后，進(jìn)行移除氮化硅的處理，在原先氮化硅所在的位置形成了空位；進(jìn)行浮柵沉積過(guò)程，在所述空位處沉積多晶硅；進(jìn)行浮柵多晶硅平坦化處理過(guò)程，浮柵多晶硅平坦化處理自動(dòng)停止在溝槽氧化物層，使填充在不同空位中的多晶硅彼此徹底分離；對(duì)溝槽氧化物進(jìn)行消退蝕刻預(yù)處理；對(duì)所述多晶硅進(jìn)行選擇性蝕刻過(guò)程，使浮柵厚度減薄到目標(biāo)厚度。
文檔編號(hào)H01L21/28GK102005376SQ20091019501
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者周儒領(lǐng), 王友臻 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司