闪存栅极的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种闪存栅极的制造方法，包括步骤：形成浅沟槽场氧隔离出有源区。进行离子注入形成闪存的阱区。在硅衬底的表面依次生长ONO层和多晶硅层并对多晶硅层进行掺杂。在多晶硅层表面沉积金属硅化钨层。依次采用炉管工艺和化学气相淀积工艺生长第四氮化硅层和第五氮化硅层并叠加形成栅极硬掩膜层。采用光刻刻蚀工艺依次对栅极硬掩膜层、金属硅化钨层和多晶硅层进行刻蚀并形成闪存的栅极。本发明专利技术能够使栅极保持良好的形貌，能对闪存的ONO缺陷进行良好的修复从而提高闪存的寿命以及消除单独采用化学气相淀积工艺形成氮化硅层时所带来的耐久性测试问题，能有效防止多晶硅耗尽。

【技术实现步骤摘要】
闪存栅极的制造方法
本专利技术涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种闪存栅极的制造方法。
技术介绍
如图1所示，是现有方法形成的闪存的俯视图；如图2所示，是沿图1中AA’线的闪存的剖视图。现有方法形成闪存的栅极时包括如下步骤：步骤一、利用光刻刻蚀工艺在硅衬底101上形成浅沟槽，由浅沟槽定义出有源区；在浅沟槽中填充氧化硅形成浅沟槽场氧103，由浅沟槽场氧103对有源区进行隔离。步骤二、在硅衬底101的有源区表面生长一层牺牲氧化层。进行离子注入形成闪存的阱区102，阱区102的离子注入穿过牺牲氧化层。闪存的阱区102包括用于包括N型阱区或P型阱区，N型阱区位于沟道类型为P型沟道的闪存区域中，P型阱区位于沟道类型为N型沟道的闪存区域中。阱区102形成后利用湿法刻蚀工艺去除牺牲氧化层。步骤三、在硅衬底101的的表面依次生长第一层氧化硅、第二层氮化硅和第三层氧化硅，由第一层氧化硅、第二层氮化硅和第三层氧化硅叠加形成ONO层104，在4ONO层104表面上沉积一层多晶硅层105，并采用离子注入工艺对多晶硅层105进行P型或N型掺杂；对位于沟道类型为P型沟道的闪存区域中的多晶硅层105中进行P型掺杂，对位于沟道类型为N型沟道的闪存区域中的所述多晶硅层中进行N型掺杂。步骤四、在多晶硅层105表面沉积金属硅化钨层106。步骤五、采用炉管工艺在金属硅化钨层106表面淀积一氮化硅层107并由该氮化硅层107组成栅极硬掩膜层107。步骤六、采用光刻工艺形成光刻胶图形并由该光刻胶图形定义出闪存的栅极图形；利用光刻胶图形为掩膜对栅极硬掩膜层107进行刻蚀，利用光刻胶图形和栅极硬掩膜层107为掩膜依次对金属硅化钨层和多晶硅层进行刻蚀并形成有栅极硬掩膜层、金属硅化钨层和多晶硅层叠加形成闪存的栅极。在现有半导体闪存栅极工艺方法中由氮化硅层组成的栅极硬掩膜层通常是利用炉管方式生长；炉管方式生长的栅极硬掩膜层的好处是在栅极刻蚀过程中，栅极硬掩膜层能够对栅极提供很好的保护，保持刻蚀后的栅极形貌。但是长时间的炉管工艺的高温热处理会造成P型多晶硅层的硼离子扩散到金属硅化钨层，从而使P型多晶硅层的硼离子浓度减淡，造成晶体管工作时发生多晶硅耗尽。现有方法中的氮化硅层也能采用工艺温度较低的化学气相淀积工艺生长，如果采用由化学气相淀积工艺形成的氮化硅层做栅极硬掩膜层的话，虽然能够避免炉管工艺产生的P型多晶硅层的硼离子扩散到金属硅化钨层的缺陷，但是由于闪存中的ONO层存在缺陷，化学气相淀积工艺无法消除ONO层中的缺陷，这些缺陷的存在会降低闪存的使用寿命并会造成闪存器件的耐久性测试问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种闪存栅极的制造方法，能够使栅极保持良好的形貌，能消除耐久性测试问题，能有效防止多晶硅耗尽。为解决上述技术问题，本专利技术提供的闪存栅极的制造方法包括如下步骤：步骤一、利用光刻刻蚀工艺在硅衬底上形成浅沟槽，由所述浅沟槽定义出有源区；在所述浅沟槽中填充氧化硅形成浅沟槽场氧，由所述浅沟槽场氧对所述有源区进行隔离。步骤二、进行离子注入形成阱区。步骤三、在所述硅衬底的表面依次生长第一层氧化硅、第二层氮化硅和第三层氧化硅，去除闪存区域外的所述第一层氧化硅、所述第二层氮化硅和所述第三层氧化硅，由保留于所述闪存区域的所述第一层氧化硅、所述第二层氮化硅和所述第三层氧化硅叠加形成ONO层；在所述闪存区域外的所述硅衬底表面形成和闪存集成的CMOS器件的栅介质层，在所述ONO层和所述栅介质层表面上沉积一层多晶硅层，并采用离子注入工艺对所述多晶硅层进行P型或N型掺杂。步骤四、在所述多晶硅层表面沉积金属硅化钨层。步骤五、采用炉管工艺在所述金属硅化钨层表面淀积第四氮化硅层；采用化学气相淀积工艺在所述第四氮化硅层表面淀积第五氮化硅层，由所述第四氮化硅层和所述第五氮化硅层叠加形成栅极硬掩膜层；所述第四氮化硅层的炉管工艺的温度条件会对所述ONO层的氮化硅和氧化硅的界面缺陷进行修复、以及会使P型掺杂的所述多晶硅层的硼离子扩散到所述金属硅化钨层中，在所述栅极硬掩膜层总厚度不变的条件下，所述第四氮化硅层和所述第五氮化硅层的厚度设置为：在所述第四氮化硅层的炉管工艺时间能够使得所述ONO层的界面缺陷充分修复的条件下，所述第四氮化硅层的厚度越薄越好。步骤六、采用光刻工艺定义出所述闪存的栅极图形；根据光刻定义的栅极图形依次对所述栅极硬掩膜层、所述金属硅化钨层和所述多晶硅层进行刻蚀，刻蚀后栅极区域外的所述栅极硬掩膜层、所述金属硅化钨层和所述多晶硅层都被去除，由保留于所述栅极区域的所述栅极硬掩膜层、所述金属硅化钨层和所述多晶硅层叠加形成所述闪存的栅极。进一步的改进是，步骤五中所述第四氮化硅层的厚度为300～600，所述第五氮化硅层的厚度为900～1200。进一步的改进是，步骤二中所述阱区包括N型阱区或P型阱区，N型阱区位于所述CMOS器件中的PMOS器件区域中,P型阱区位于所述闪存区域以及所述CMOS器件中的NMOS器件区域中。进一步的改进是，步骤三中对位于所述闪存区域以及所述CMOS器件中的NMOS器件区域中的所述多晶硅层中进行N型掺杂，对位于所述CMOS器件中的PMOS器件区域中的所述多晶硅层中进行P型掺杂。进一步的改进是，步骤五中所述炉管工艺为LPCVD，所述化学气相淀积工艺为PECVD。进一步的改进是，所述炉管工艺的温度为720℃，所述化学气相淀积工艺的温度为400℃。进一步的改进是，步骤五中所述ONO层的界面缺陷的充分修复由满足耐久性测试为准。进一步的改进是，满足耐久性测试的条件为：在55℃的温度条件下,对所述闪存进行110K次的循环擦除和编程操作后，闪存能正常运行。本专利技术通过将由氮化硅层组成的栅极硬掩膜层分成两层并依次采用炉管工艺和化学气相淀积工艺形成，栅极硬掩膜层能够在栅极刻蚀中对栅极进行良好的保护，从而能够良好的保持栅极的形貌；同时本专利技术方法利用炉管工艺能够很好的对ONO层的氮化硅和氧化硅的界面缺陷进行修复，能够提高闪存的使用寿命并消除单独采用化学气相淀积工艺形成氮化硅层时所带来的耐久性测试问题；采用化学气相淀积工艺则能避免长时间炉管高温所造成的P型多晶硅层中硼扩散到金属硅化钨层中的缺陷，能有效防止多晶硅耗尽。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1是现有方法形成的闪存的俯视图；图2是沿图1中AA’线的闪存的剖视图；图3是本专利技术实施例方法的流程图；图4是本专利技术实施例方法中闪存的剖面图；图5是沿图4中BB’线的闪存的剖面图。具体实施方式如图3所示，是本专利技术实施例方法的流程图；如图4所示，是本专利技术实施例方法中闪存的剖面图；如图5所示，是沿图4中BB’线的闪存的剖面图。本专利技术实施例闪存栅极的制造方法包括如下步骤：步骤一、利用光刻刻蚀工艺在硅衬底1上形成浅沟槽，由所述浅沟槽定义出有源区；在所述浅沟槽中填充氧化硅形成浅沟槽场氧3，由所述浅沟槽场氧3对所述有源区进行隔离；步骤二、进行离子注入形成闪存的阱区2。本专利技术实施例中闪存和用于闪存外围电路的CMOS器件集成在一起制作，CMOS器件包括PMOS器件和NMOS器件两种类型。所述阱区2包括N型阱区2或P型阱区2，N型阱区2位于PMOS器件区域中，P型阱区2位于闪存区域和NMOS器件区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闪存栅极的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、利用光刻刻蚀工艺在硅衬底上形成浅沟槽，由所述浅沟槽定义出有源区；在所述浅沟槽中填充氧化硅形成浅沟槽场氧，由所述浅沟槽场氧对所述有源区进行隔离；步骤二、进行离子注入形成阱区；步骤三、在所述硅衬底的表面依次生长第一层氧化硅、第二层氮化硅和第三层氧化硅，去除闪存区域外的所述第一层氧化硅、所述第二层氮化硅和所述第三层氧化硅，由保留于所述闪存区域的所述第一层氧化硅、所述第二层氮化硅和所述第三层氧化硅叠加形成ONO层；在所述闪存区域外的所述硅衬底表面形成和闪存集成的CMOS器件的栅介质层，在所述ONO层和所述栅介质层表面上沉积一层多晶硅层，并采用离子注入工艺对所述多晶硅层进行P型或N型掺杂；步骤四、在所述多晶硅层表面沉积金属硅化钨层；步骤五、采用炉管工艺在所述金属硅化钨层表面淀积第四氮化硅层；采用化学气相淀积工艺在所述第四氮化硅层表面淀积第五氮化硅层，由所述第四氮化硅层和所述第五氮化硅层叠加形成栅极硬掩膜层；所述第四氮化硅层的炉管工艺的温度条件会对所述ONO层的氮化硅和氧化硅的界面缺陷进行修复、以及会使P型掺杂的所述多晶硅层的硼离子扩散到所述金属硅化钨层中，在所述栅极硬掩膜层总厚度不变的条件下，所述第四氮化硅层和所述第五氮化硅层的厚度设置为：在所述第四氮化硅层的炉管工艺时间能够使得所述ONO层的界面缺陷充分修复的条件下，所述第四氮化硅层的厚度越薄越好；步骤六、采用光刻工艺定义出所述闪存的栅极图形；根据光刻定义的栅极图形依次对所述栅极硬掩膜层、所述金属硅化钨层和所述多晶硅层进行刻蚀，刻蚀后栅极区域外的所述栅极硬掩膜层、所述金属硅化钨层和所述多晶硅层都被去除，由保留于所述栅极区域的所述栅极硬掩膜层、所述金属硅化钨层和所述多晶硅层叠加形成所述闪存的栅极。...

【技术特征摘要】
1.一种闪存栅极的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、利用光刻刻蚀工艺在硅衬底上形成浅沟槽，由所述浅沟槽定义出有源区；在所述浅沟槽中填充氧化硅形成浅沟槽场氧，由所述浅沟槽场氧对所述有源区进行隔离；步骤二、进行离子注入形成阱区；步骤三、在所述硅衬底的表面依次生长第一层氧化硅、第二层氮化硅和第三层氧化硅，去除闪存区域外的所述第一层氧化硅、所述第二层氮化硅和所述第三层氧化硅，由保留于所述闪存区域的所述第一层氧化硅、所述第二层氮化硅和所述第三层氧化硅叠加形成ONO层；在所述闪存区域外的所述硅衬底表面形成和闪存集成的CMOS器件的栅介质层，在所述ONO层和所述栅介质层表面上沉积一层多晶硅层，并采用离子注入工艺对所述多晶硅层进行P型或N型掺杂；对位于所述闪存区域以及所述CMOS器件中的NMOS器件区域中的所述多晶硅层中进行N型掺杂，对位于所述CMOS器件中的PMOS器件区域中的所述多晶硅层中进行P型掺杂；步骤四、在所述多晶硅层表面沉积金属硅化钨层；步骤五、采用炉管工艺在所述金属硅化钨层表面淀积第四氮化硅层；采用化学气相淀积工艺在所述第四氮化硅层表面淀积第五氮化硅层，由所述第四氮化硅层和所述第五氮化硅层叠加形成栅极硬掩膜层；所述第四氮化硅层的炉管工艺的温度条件会对所述ONO层的氮化硅和氧化硅的界面缺陷进行修复、以及会使P型掺杂的所述多晶硅层的硼离子扩散到所述金属硅化钨层中，在所述栅极硬掩膜层总厚度不变的条件下，所述第四氮化硅层和所述第五氮化硅层的厚度设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭振强，陈瑜，罗啸，赵阶喜，马斌，陈华伦，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31