一種減少浮柵孔洞的工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種減少浮柵孔洞的工藝方法，該工藝方法至少包括步驟：首先，在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)上依次沉積襯墊氧化物層及氮化硅層；其次，刻蝕所述襯墊氧化物層、氮化硅層及有源區(qū)，形成至少兩個(gè)倒梯形的溝槽，所述溝槽未穿透有源區(qū)；然后，填充絕緣介質(zhì)材料至所述溝槽中，形成淺溝道隔離區(qū)；接著，采用選擇性刻蝕工藝，刻蝕掉位于淺溝道隔離區(qū)之間的氮化硅層，同時(shí)刻蝕掉部分淺溝道隔離區(qū)，獲得長(zhǎng)方形或倒梯形的浮柵待制備區(qū)；最后，在所述浮柵待制備區(qū)中制備形成浮柵。由此，在長(zhǎng)方形或倒梯形的浮柵制備區(qū)制備形成的浮柵中就不會(huì)出現(xiàn)孔洞，避免浮柵發(fā)生無(wú)效，器件的可靠性得到增強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種減少浮柵孔洞的工藝方法。 一種減少淳柵孔洞的工藝方法

【背景技術(shù)】
[0002] 閃存（Flash)作為一種主要的非易揮發(fā)性存儲(chǔ)器件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于U盤驅(qū)動(dòng)器、 MP3播放器、數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、移動(dòng)電話和手提電腦等各種便攜式電子產(chǎn)品，其中， 高存儲(chǔ)容量、低成本和低功耗的存儲(chǔ)器已成為非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的發(fā)展趨勢(shì)。N0R型flash器 件是屬于非易失閃存的一種，目前，N0R型flash器件采用的是自對(duì)準(zhǔn)浮柵工藝，其制備流 程如圖1和圖2所7]^ :
[0003] 第一步，在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)1A上依次沉積襯墊氧化物層2A及氮化硅層3A ;
[0004] 第二步，刻蝕所述襯墊氧化物層2A、氮化硅層3A及有源區(qū)1A，形成多個(gè)倒梯形的 溝槽；
[0005] 第三步，填充絕緣介質(zhì)材料至所述溝槽中，形成淺溝道隔離區(qū)5A ;
[0006] 第四步，采用濕法刻蝕工藝，刻蝕淺溝道隔離區(qū)5A之間的氮化硅層3A，獲得浮柵 待制備區(qū)6A ;
[0007] 最后，在所述浮柵待制備區(qū)6A制備形成浮柵7A。
[0008] 由于在步驟2)中刻蝕所述襯墊氧化物層2A、氮化硅層3A及有源區(qū)1A后，剩余的 氮化硅層3A呈梯形結(jié)構(gòu)，因此步驟4)中刻蝕淺溝道隔離區(qū)5A之間的氮化硅層3A，獲得的 浮柵待制備區(qū)6A也為梯形結(jié)構(gòu)，這種梯形結(jié)構(gòu)的浮柵待制備區(qū)6A將會(huì)導(dǎo)致后續(xù)沉積的浮 柵7A之中產(chǎn)生孔洞，使器件開路甚至無(wú)效，這樣，器件的可靠性會(huì)受到嚴(yán)重影響。
[0009] 因此，提供一種減少浮柵孔洞的工藝方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種減少浮柵孔洞的工藝 方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中制備的浮柵內(nèi)有孔洞的問題。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種減少浮柵孔洞的工藝方法，
[0012] 1)在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)上依次沉積襯墊氧化物層及氮化硅層；
[0013] 2)刻蝕所述襯墊氧化物層、氮化硅層及有源區(qū)，形成至少兩個(gè)倒梯形的溝槽，所述 溝槽未穿透有源區(qū)；
[0014] 3)填充絕緣介質(zhì)材料至所述溝槽中，形成淺溝道隔離區(qū)；
[0015] 4)采用選擇性刻蝕工藝，刻蝕掉位于淺溝道隔離區(qū)之間的氮化硅層，同時(shí)刻蝕掉 部分淺溝道隔離區(qū)，獲得長(zhǎng)方形或倒梯形的浮柵待制備區(qū)；
[0016] 5)在所述浮柵待制備區(qū)中制備形成浮柵。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟3)中采用高密度等離子體沉積工藝制備形成淺溝道隔離區(qū)，填 充至所述溝槽的絕緣介質(zhì)材料為二氧化硅。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟3)中形成淺溝道隔離區(qū)之后還包括采用化學(xué)機(jī)械拋光工藝使所 述淺溝道隔離區(qū)表面平坦化的步驟。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟4)中采用的是選擇性濕法刻蝕工藝，刻蝕劑為氫氟酸和磷酸的 混合溶液，其中，所述氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔離區(qū)的絕緣介質(zhì)材料，所述磷酸縱向刻蝕氮 化娃層。
[0020] 優(yōu)選地，氫氟酸和磷酸的劑量比范圍為1 :1?1 :100。
[0021] 優(yōu)選地，氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔離區(qū)絕緣介質(zhì)材料的速率與磷酸縱向刻蝕氮化 硅層的速率之比等于b :a，其中，b是氮化硅層側(cè)壁在水平方向的投影長(zhǎng)度，a是氮化硅層的 厚度，獲得的浮柵待制備區(qū)為長(zhǎng)方形，所述b :a的范圍為1 :2?1 :4。
[0022] 優(yōu)選地，氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔離區(qū)絕緣介質(zhì)材料的速率與磷酸縱向刻蝕氮化 硅層的速率之比大于b :a，其中，b是氮化硅層側(cè)壁在水平方向的投影長(zhǎng)度，a是氮化硅層的 厚度，獲得的浮柵待制備區(qū)為倒梯形，所述b :a的范圍為1 :2?1 :4。
[0023] 優(yōu)選地，所述浮柵為多晶硅柵極、非晶硅柵極或金屬柵極。
[0024] 如上所述，本發(fā)明的減少浮柵孔洞的工藝方法，具有以下有益效果：通過(guò)選擇性刻 蝕工藝，刻蝕淺溝道隔離區(qū)之間的氮化硅層，同時(shí)刻蝕掉部分淺溝道隔離區(qū)，獲得長(zhǎng)方形或 倒梯形的浮柵待制備區(qū)。這樣，在長(zhǎng)方形或倒梯形的浮柵制備區(qū)制備形成的浮柵中就不會(huì) 出現(xiàn)孔洞的現(xiàn)象，器件的可靠性得到增強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中制備浮柵為梯形的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中刻蝕氮化硅層得到梯形浮柵待制備區(qū)的結(jié)構(gòu)流程示意圖。
[0027] 圖3?6為本發(fā)明制備的浮柵為長(zhǎng)方形的結(jié)構(gòu)制備流程圖。
[0028] 圖7為本發(fā)明刻蝕氮化硅層得到長(zhǎng)方形浮柵待制備區(qū)的結(jié)構(gòu)流程示意圖。
[0029] 圖8為本發(fā)明的浮柵待制備區(qū)為倒梯形的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0031] Ι,ΙΑ 有源區(qū) 2,2Α 襯墊氧化物層 3,3Α 氮化硅層 4 溝槽 5,5Α 淺溝道隔離區(qū) 6,6Α 浮柵待制備區(qū) 7JA 浮柵

【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0033] 請(qǐng)參閱附圖。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明 的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形 狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布 局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0034] 本發(fā)明提供一種減少浮柵空洞的工藝方法，該工藝方法至少包括以下步驟：
[0035] (1)在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)（Active Area，AA) 1上依次沉積襯墊氧化物層2及氮 化娃層3,如圖3所示。
[0036] 所述半導(dǎo)體襯底可以是單晶、多晶過(guò)非經(jīng)結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺，也可以是絕緣體上硅 SOI。本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底。在半導(dǎo)體襯底上通過(guò)摻雜工藝，例如離子注 入工藝，形成有源區(qū)1。
[0037] 采用化學(xué)氣相沉積或者高溫?zé)嵫趸椒ㄔ诎雽?dǎo)體襯底的有源區(qū)1上形成襯墊氧 化物層2及氮化硅層3,當(dāng)然，也可以使用其他適合的工藝來(lái)沉積。本實(shí)施例中，采用化學(xué)氣 相沉積的方法制備形成所述襯墊氧化物層2及氮化硅層3,形成的氮化硅層3覆蓋在所述襯 墊氧化物層2的表面。
[0038] 所述襯墊氧化物層2包括但并不限于為二氧化硅。
[0039] (2)刻蝕所述襯墊氧化物層2、氮化硅層3及有源區(qū)1，形成至少兩個(gè)倒梯形的溝槽 4,所述溝槽4未穿透有源區(qū)1。
[0040] 如圖3所示，所述刻蝕工藝可以使利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法進(jìn)行，例如利 用等離子體刻蝕或反應(yīng)離子刻蝕工藝，刻蝕之前可以在氮化硅層3上旋涂光刻膠層(未予 以圖示)，之后圖案化光刻膠層，形成具有開口的掩膜圖形，利用掩膜圖形作為掩膜在所述 襯墊氧化物層2、氮化硅層3及有源區(qū)1中刻蝕出溝槽4,該溝槽4為倒梯形狀，側(cè)壁具有一 定的坡度。形成倒梯形的溝槽后清洗掉光刻膠層。
[0041] (3)填充絕緣介質(zhì)材料至所述溝槽4中，形成淺溝道隔離區(qū)5。
[0042] 所述填充至所述溝槽4的絕緣介質(zhì)材料為二氧化硅，但不限于此，也可為其他絕 緣材料。
[0043] 通常采用高密度等離子體沉積方式填充絕緣介質(zhì)材料至溝槽4中，當(dāng)然，也可以 采用其他方法，比如低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD)或增強(qiáng)等離子體化學(xué)氣相沉積（PECVD)等。 沉積工藝完成后，所述絕緣介質(zhì)材料覆蓋所述溝槽4的側(cè)壁和底部以及所述氮化硅層3的 表面。進(jìn)一步地，采用化學(xué)機(jī)械拋光工藝拋除氮化硅層3表面的絕緣介質(zhì)直至露出淺溝道 隔離區(qū)5的頂部，并使所述淺溝道隔離區(qū)5表面平坦化，形成的淺溝道隔離區(qū)5如圖4所示。
[0044] (4)采用選擇性刻蝕工藝，刻蝕掉位于淺溝道隔離區(qū)5之間的氮化硅層3,同時(shí)刻 蝕掉部分淺溝道隔離區(qū)5,獲得長(zhǎng)方形或倒梯形的浮柵待制備區(qū)6。
[0045] 選擇性刻蝕工藝是利用兩種以上刻蝕劑對(duì)不同材料分別進(jìn)行刻蝕的工藝。本實(shí)施 例中，利用兩種刻蝕劑去除淺溝道隔離區(qū)5之間的氮化硅層3,同時(shí)去除部分淺溝道隔離區(qū) 5的絕緣介質(zhì)材料，以形成特定形狀的浮柵待制備區(qū)6。在一具體實(shí)施例中，采用的是選擇 性濕法刻蝕工藝，刻蝕劑為氫氟酸和磷酸的混合溶液，其中，所述氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔 離區(qū)5的絕緣介質(zhì)材料，用于選擇性的去除部分淺溝道隔離區(qū)5 ;所述磷酸縱向刻蝕氮化硅 層3,用于選擇性的去除氮化硅層3。優(yōu)選地，氫氟酸和磷酸的劑量比范圍為1 :1?1 :100。
[0046] 形成的浮柵待制備區(qū)6的形狀取決于氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔離區(qū)5絕緣介質(zhì)材 料的速率與磷酸縱向刻蝕氮化硅層3的速率之比，若氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔離區(qū)5絕緣 介質(zhì)材料的速率與磷酸縱向刻蝕氮化硅層3的速率之比等于b :a，其中，b是氮化硅層3側(cè) 壁在水平方向的投影長(zhǎng)度，a是氮化硅層3的厚度，則獲得的浮柵待制備區(qū)6為長(zhǎng)方形，如 圖5和圖7所示；若氫氟酸橫向刻蝕淺溝道隔離區(qū)5絕緣介質(zhì)材料的速率與磷酸縱向刻蝕 氮化硅層3的速率之比大于b :a，其中，b是氮化硅層3側(cè)壁在水平方向的投影長(zhǎng)度，a是氮 化硅層3的厚度，則獲得的浮柵待制備區(qū)6為倒梯形，如圖8所示。進(jìn)一步地，所述b :a的 范圍為1:2?1:4。本實(shí)施例中，b:a等于1:3。
[0047] (5)在所述浮柵待制備區(qū)6中制備形成浮柵7,如圖6所示。
[0048] 所述浮柵7材料可以是多晶硅柵極、非晶硅柵極或金屬柵極。本實(shí)施例中，所述浮 柵7材料優(yōu)選為多晶硅柵極。
[0049] 由于浮柵待制備區(qū)6的形狀為長(zhǎng)方形或倒梯形，因此，可以避免由于淺溝道隔離 區(qū)5側(cè)壁的阻擋致使制備的浮柵中出現(xiàn)孔洞的情況。
[0050] 綜上所述，本發(fā)明提供一種減少浮柵孔洞的工藝方法，通過(guò)選擇性刻蝕工藝，刻蝕 淺溝道隔離區(qū)之間的氮化硅層，同時(shí)刻蝕掉部分淺溝道隔離區(qū)，獲得長(zhǎng)方形或倒梯形的浮 柵待制備區(qū)。這樣，在長(zhǎng)方形或倒梯形的浮柵制備區(qū)制備形成的浮柵中就不會(huì)出現(xiàn)孔洞，避 免了浮柵發(fā)生無(wú)效，器件的可靠性得到增強(qiáng)。
[0051] 所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0052] 上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1. 一種減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于，所述工藝方法至少包括步驟： 1) 在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)上依次沉積襯墊氧化物層及氮化硅層； 2) 刻蝕所述襯墊氧化物層、氮化硅層及有源區(qū)，形成至少兩個(gè)倒梯形的溝槽，所述溝槽 未穿透有源區(qū)； 3) 填充絕緣介質(zhì)材料至所述溝槽中，形成淺溝道隔離區(qū)； 4) 采用選擇性刻蝕工藝，刻蝕掉位于淺溝道隔離區(qū)之間的氮化硅層，同時(shí)刻蝕掉部分 淺溝道隔離區(qū)，獲得長(zhǎng)方形或倒梯形的浮柵待制備區(qū)； 5) 在所述浮柵待制備區(qū)中制備形成浮柵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：所述步驟3)中采用 高密度等離子體沉積工藝制備形成淺溝道隔離區(qū)，填充至所述溝槽的絕緣介質(zhì)材料為二氧 化硅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：所述步驟3)中形成 淺溝道隔離區(qū)之后還包括采用化學(xué)機(jī)械拋光工藝使所述淺溝道隔離區(qū)表面平坦化的步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：所述步驟4)中采用 的是選擇性濕法刻蝕工藝，刻蝕劑為氫氟酸和磷酸的混合溶液，其中，所述氫氟酸橫向刻蝕 淺溝道隔離區(qū)的絕緣介質(zhì)材料，所述磷酸縱向刻蝕氮化硅層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：氫氟酸和磷酸的劑 量比范圍為1 :1?1 :1〇〇。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：氫氟酸橫向刻蝕淺 溝道隔離區(qū)絕緣介質(zhì)材料的速率與磷酸縱向刻蝕氮化硅層的速率之比等于b :a，其中，b是 氮化硅層側(cè)壁在水平方向的投影長(zhǎng)度，a是氮化硅層的厚度，獲得的浮柵待制備區(qū)為長(zhǎng)方 形，所述b:a的范圍為1:2?1:4。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：氫氟酸橫向刻蝕淺 溝道隔離區(qū)絕緣介質(zhì)材料的速率與磷酸縱向刻蝕氮化硅層的速率之比為大于b :a，其中，b 是氮化硅層側(cè)壁在水平方向的投影長(zhǎng)度，a是氮化硅層的厚度，獲得的浮柵待制備區(qū)為倒梯 形，所述b :a的范圍為1 :2?1 :4。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少浮柵孔洞的工藝方法，其特征在于：所述浮柵為多晶硅 柵極、非晶硅柵極或金屬柵極。
【文檔編號(hào)】H01L21/28GK104112654SQ201310136075
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月18日
【發(fā)明者】劉濤, 楊蕓, 李紹彬, 仇圣棻 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司