提高flash数据保持能力的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种提高flash数据保持能力的工艺方法，其中：在衬底上依次沉积栅极氧化层、氮化硅层、多晶碳层、第一氧化层；刻蚀形成浅沟槽隔离；沉积氧化物并填满浅沟槽；研磨氧化物并停在氮化硅层上；刻蚀去除氮化硅层至露出栅极氧化层；沉积浮栅多晶硅；研磨浮栅多晶硅至浅沟槽中氧化物露出；刻蚀浅沟槽中的氧化物；沉积ONO隔离层；沉积控制栅多晶硅；刻蚀控制栅多晶硅至露出栅极氧化层；进行氧化处理形成第二氧化层；刻蚀去除第二氧化层。本发明专利技术将浮栅底部形成的尖角在Y方向上进行圆滑处理，解决了控制栅多晶硅刻蚀后浮栅底部的尖角易产生强电场而导致flash丢失电荷的问题，弥补了现有刻蚀工艺难于得到陡直形貌的缺陷，提高了flash器件的数据保持能力。

【技术实现步骤摘要】
提高flash数据保持能力的工艺方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，具体属于一种提高flash数据保持能力的工艺方法。
技术介绍
闪存(即FLASH)由于具有高密度、低价格和电可编辑、擦除的优点而被广泛作为非易失性记忆体应用的最优选择。目前，闪存单元主要在65纳米技术节点进行，随着对大容量闪存的要求，利用现有技术节点，每片硅片上的芯片数量将会减少。同时，新的技术节点日益成熟，也促使闪存单元用高节点的技术进行生产。这意味着需要将闪存单元的尺寸进行缩减，按照原有结构进行的闪存单元的有源区宽度和沟道长度的缩减，都会使闪存单元的性能受到影响。现在发展的45纳米闪存单元使用自对准的有源区，将浮栅极和有源区做成同样的尺寸，从而可以降低闪存单元之间的互扰，为进一步缩减尺寸提供了可能性。对于闪存单元来说，数据保持能力是一个重要的技术指标，而闪存的可靠性则影响着产品的市场前景。闪存单元的栅极结构通常包括由第一栅氧化层(Tox)、浮栅(FG)、第二ONO层和控制栅(CG)形成的叠加结构，其中浮栅作为存储电荷的载体，其形貌对电荷的保存有一定的影响。在闪存单元的栅极形成过程中，如果刻蚀后的浮栅存在尖角就容易在尖角处出现强电场作用，造成电荷丢失的风险。由于上述原因，在栅极制程中对刻蚀工艺的要求比较高，要求刻蚀后形成陡直形貌，但是在大的深宽比情况下这就比较难于实现。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种提高flash数据保持能力的工艺方法，可以解决因浮栅底部存在尖角产生强电场而丢失电荷导致数据保持能力差的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供的提高flash数据保持能力的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，形成半导体衬底结构；第二步，在衬底上依次沉积栅极氧化层、氮化硅层、多晶碳层、第一氧化层；第三步，刻蚀形成浅沟槽隔离；第四步，在硅片表面沉积氧化物并填满所述浅沟槽；第五步，对氧化物进行研磨，并停留在氮化硅层上；第六步，刻蚀去除氮化硅层，直至露出栅极氧化层；第七步，沉积浮栅多晶硅；第八步，对浮栅多晶硅进行研磨，直至浅沟槽中氧化物露出；第九步，刻蚀浅沟槽中的部分氧化物；第十步，沉积ONO隔离层；第十一步，沉积控制栅多晶硅；第十二步，对控制栅多晶硅进行刻蚀，直至露出栅极氧化层；刻蚀后控制栅的特征尺寸大于基准尺寸；第十三步，进行氧化处理形成第二氧化层；第十四步，刻蚀去除第二氧化层，刻蚀后控制栅的特征尺寸等于基准尺寸。进一步的，在第九步中，将浅沟槽中的氧化物刻蚀去除30nm-70nm。进一步的，在第二步中，栅极氧化层的厚度为7nm-13nm，氮化硅层的厚度为100nm-170nm，多晶碳层的厚度为200nm-400nm，第一氧化层的厚度为2nm-15nm。进一步的，在第十三步中，所述第二氧化层位于栅极的侧壁和上方。进一步的，在第十四步中，所述第二氧化层采用湿法刻蚀去除。本专利技术先将控制栅多晶硅刻蚀后在浮栅底部形成的尖角进行氧化、再将氧化后的氧化层进行湿法刻蚀，将浮栅底部形成的尖角在Y方向上进行圆滑处理，解决了控制栅多晶硅刻蚀后浮栅底部的尖角易产生强电场而导致flash丢失电荷的问题，弥补了现有刻蚀工艺难于得到陡直形貌的缺陷，提高了flash器件的数据保持能力。附图说明图1为本专利技术的较佳实施例的flash的形成方法流程图；图2至图15为本专利技术较佳实施例的flash形成方法中各步骤的器件结构示意图；图16为本专利技术形成的器件阵列示意图。具体实施方式以下结合附图给出本专利技术的具体实施方式，但本专利技术并不限于以下的实施方式，根据下面的说明书和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需要说明的是。附图均采用非常简化的形式，且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。如图1所示，为本专利技术较佳实施例的flash的形成方法流程图，其中具体包括如下步骤：第一步，形成半导体衬底结构；第二步，在衬底上依次沉积栅极氧化层、氮化硅层、多晶碳层、第一氧化层；第三步，刻蚀形成浅沟槽隔离；第四步，在硅片表面沉积氧化物并填满所述浅沟槽；第五步，对氧化物进行研磨，并停留在氮化硅层上；第六步，刻蚀去除氮化硅层，直至露出栅极氧化层；第七步，沉积浮栅多晶硅；第八步，对浮栅多晶硅进行研磨，直至浅沟槽中氧化物露出；第九步，刻蚀浅沟槽中的氧化物一定深度；第十步，沉积ONO(氧化物-氮化物-氧化物)隔离层；第十一步，沉积控制栅多晶硅；第十二步，对控制栅多晶硅进行刻蚀，直至露出栅极氧化层；刻蚀后控制栅的特征尺寸大于基准尺寸；第十三步，进行氧化处理形成第二氧化层；第十四步，刻蚀去除第二氧化层，刻蚀后控制栅的特征尺寸等于基准尺寸。下面结合图2至图15具体说明本专利技术较佳实施例的flash的形成过程，如图16形成的器件阵列所示，定义沟道长度方向为Y方向(即AA'所在方向)，水平面内与沟道长度方向相垂直的为X方向(即BB'、CC'、DD'所在方向)，图2至图12所示器件结构为Y方向的剖面图，而图13至图15所示器件结构为X方向的剖面图。第一步，在半导体衬底100上依次沉积栅极氧化层200、氮化硅层300、多晶碳层400、第一氧化层500，如图2所示；其中，栅极氧化层的厚度为7nm-13nm，氮化硅层的厚度为100nm-170nm，多晶碳层的厚度为200nm-400nm，第一氧化层的厚度为2nm-15nm；第二步，在上述结构上涂布光刻胶600，并进行曝光和显影，如图3所示，在欲形成浅沟槽隔离结构处打开窗口；第三步，沿X方向利用干法刻蚀形成浅沟槽隔离结构，如图4所示，第四步，在硅片表面沉积氧化物700，并且该氧化物700填满第三步形成的浅沟槽，如图5所示；第五步，利用研磨工艺对氧化物700进行研磨，直至露出氮化硅层300，如图6所示；第六步，刻蚀去除氮化硅层300，如图7所示；第七步，在硅片表面沉积浮栅多晶硅800，如图8所示；第八步，对沉积的浮栅多晶硅800进行研磨并停留在浅沟槽的氧化层700上，如图9所示；第九步，对浅沟槽中的氧化物700进行刻蚀，去除30nm-70nm的氧化物700，如图10所示，刻蚀后的氧化物700顶面高于栅极氧化层200的顶面；第十步，在硅片表面沉积ONO(氧化物-氮化物-氧化物)隔离层900，如图11所示；第十一步，沉积控制栅多晶硅1000，如图12所示；第十二步，在Y方向上刻蚀控制栅多晶硅1000，如图13所示,并且将控制栅CG的特征尺寸CD做大一些，即刻蚀后的控制栅特征尺寸大于最终的基准尺寸，使得最终经氧化和湿法刻蚀后特征尺寸和基准尺寸相同；参考图13可知，浅沟槽隔离结构的底角处形成有浮栅多晶硅尖角，此处容易形成强电场，发生电荷丢失；第十三步，对多晶硅进行氧化生成第二氧化层1100，第二氧化层1100位于栅极的侧壁和上方，如图14所示；底部的浮栅多晶硅尖角在氧化作用下更容易生产氧化层，消耗氧化的硅更多，使得尖角处的硅变得更圆滑；第十四步，湿法刻蚀去除第二氧化层1100，如图15所示，经过湿法刻蚀将第二氧化层1100去除后，最终的控制栅特征尺寸CD和基准尺寸达到一致，并且栅极底部的硅被氧化成二氧化硅也经湿法刻蚀掉了，从而形成了较圆滑的结构。本专利技术通过先氧化控制栅多晶硅刻蚀后在浮栅底部形成的尖角、再进行湿法刻蚀的方法，将浮栅底部形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高flash数据保持能力的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，形成半导体衬底结构；第二步，在衬底上依次沉积栅极氧化层、氮化硅层、多晶碳层、第一氧化层；第三步，刻蚀形成浅沟槽隔离；第四步，在硅片表面沉积氧化物并填满所述浅沟槽；第五步，对氧化物进行研磨，并停留在氮化硅层上；第六步，刻蚀去除氮化硅层，直至露出栅极氧化层；第七步，沉积浮栅多晶硅；第八步，对浮栅多晶硅进行研磨，直至浅沟槽中氧化物露出；第九步，刻蚀浅沟槽中的部分氧化物；第十步，沉积ONO隔离层；第十一步，沉积控制栅多晶硅；第十二步，对控制栅多晶硅进行刻蚀，直至露出栅极氧化层；刻蚀后控制栅的特征尺寸大于基准尺寸；第十三步，进行氧化处理形成第二氧化层；第十四步，刻蚀去除第二氧化层，刻蚀后控制栅的特征尺寸等于基准尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种提高flash数据保持能力的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，形成半导体衬底结构；第二步，在衬底上依次沉积栅极氧化层、氮化硅层、多晶碳层、第一氧化层；第三步，刻蚀形成浅沟槽隔离；第四步，在硅片表面沉积氧化物并填满所述浅沟槽；第五步，对氧化物进行研磨，并停留在氮化硅层上；第六步，刻蚀去除氮化硅层，直至露出栅极氧化层；第七步，沉积浮栅多晶硅；第八步，对浮栅多晶硅进行研磨，直至浅沟槽中氧化物露出；第九步，刻蚀浅沟槽中的部分氧化物；第十步，沉积ONO隔离层；第十一步，沉积控制栅多晶硅；第十二步，对控制栅多晶硅进行刻蚀，直至露出栅极氧化层；刻蚀后控制栅的特征尺寸大于基准尺寸；第十三步，进行氧化处理形成第二氧化层；第十四步，刻蚀去除第二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟林健，姬峰，王奇伟，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31