[發明專利]淺溝槽隔離結構的形成方法

有效

• 申請號: 200910197822.2
• 申請日: 2009-10-28
• 公開（公告）號: CN102054779A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 王三坡;李俊;莊曉輝;張世棟;吳愛明
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/8247
• 分類號: H01L21/8247;H01L21/762
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及半導體工藝領域，特別涉及一種淺溝槽隔離結構的形成方法。

背景技術

存儲器用于存儲大量數字信息，最近據調查顯示，在世界范圍內，存儲器芯片大約占了半導體交易的30％，多年來，工藝技術的進步和市場需求催生越來越多高密度的各種類型存儲器，如RAM(隨機存儲器)、DRAM(動態隨機存儲器)、ROM(只讀存儲器)、EPROM(可擦除可編程只讀存儲器)、FLASH(閃存)和FRAM(鐵電存儲器)等，其中，閃存存儲器即FLASH已經成為非易失性半導體存儲技術的主流，被廣泛應用在各類諸如智能卡、SIM卡、微控制器、手機等電子產品中。

閃存的標準物理結構稱為存儲單元(bit)。閃存的結構與常規MOS晶體管不同，通常MOS的柵極(gate)和導電溝道間由柵極絕緣層隔開，一般為氧化層(gate?oxide)；而閃存在控制柵(control?gate：CG，相當于MOS的柵極)與導電溝道間還多了一層物質，稱之為浮柵(floating?gate：FG)。由于浮柵的存在，使閃存可以完成信息的讀、寫、擦除。即便在沒有電源供給的情況下，浮柵的存在可以保持存儲數據的完整性。而相鄰兩個存儲單元之間形成淺溝槽隔離結構，以實現數據的獨立存儲。

圖1a～圖1e給出了淺溝槽隔離結構的形成示意圖：

圖1a，首先提供半導體襯底1，所述半導體襯底1上依次形成柵介質層2、浮柵多晶硅層3、層間絕緣層4和控制柵多晶硅層5。

如圖1b所示，在控制柵多晶硅層5上形成光刻膠，圖案化光刻膠，干法刻蝕控制柵多晶硅層5、層間絕緣層4和浮柵多晶硅層3后，形成控制柵5a和浮柵3a，接著使用氨水、雙氧水和去離子水的混合清洗液清洗各個層之間刻蝕后的殘留物，此時，在柵介質層2上會存在由于所述混合清洗液而帶來的硅烷醇6。

為了形成淺溝槽，如圖1c所示，再次在柵介質層2和控制柵5a上形成一層光刻膠7。由于硅烷醇6會吸附水汽而被揮發帶走，所以在光刻膠7形成的過程中，硅烷醇6被移走后的空間在光刻膠7內部形成空洞8。

如圖1d所示，圖案化光刻膠7。

如圖1e所示，以圖案化的光刻膠7為掩模干法刻蝕半導體襯底1，形成淺溝槽10，但由于光刻膠7內部存在空洞8，在無需刻蝕的部分半導體襯底1區域上同樣被刻蝕掉一部分而形成間隙9。

上述方案在形成光刻膠7之前無法去除前道工藝中殘留的硅烷醇6，由此在形成光刻膠過程中造成光刻膠內部產生空洞，造成刻蝕后最終形成的淺溝槽隔離結構在各個存儲單元之間的出現多處間隙9而使得閃存的存儲性能嚴重受損。

因此，需要開發一種工藝流程簡單、生產上易于實現的淺溝槽隔離結構的形成方法，來有效地防止在光刻膠內部出現空洞。

發明內容

本發明解決的問題是在淺溝槽隔離結構的形成方法中在上涂光刻膠之前無法去除前道工藝中殘留的硅烷醇，由此在形成光刻膠過程中造成光刻膠內部產生空洞，造成刻蝕后最終形成的淺溝槽隔離結構在各個存儲單元之間的出現多處間隙而使得閃存的存儲性能嚴重受損。

本發明提供了一種淺溝槽隔離結構的形成方法，包括：提供半導體襯底，在所述半導體襯底上依次形成柵介質層、浮柵多晶硅層、層間絕緣層和控制柵多晶硅層；對控制柵多晶硅層、層間絕緣層和浮柵多晶硅層進行光刻和刻蝕，形成控制柵和浮柵；對半導體襯底進行脫水處理；在半導體襯底上形成光刻膠；圖案化光刻膠；對半導體襯底進行刻蝕形成溝槽；對所述溝槽進行填充。

優選的，所述進行脫水處理采用一氧化二氮等離子體通入進行脫水，通入的一氧化二氮流量為每分鐘2500～3500標準立方厘米，脫水處理的時間為10～30秒，反應溫度為300～450攝氏度。

優選的，所述柵介質層的材料為氧化硅，其形成方法爐管熱氧化，所述柵介質層的厚度為80～100埃。

優選的，所述浮柵多晶硅層的材料為多晶硅，形成方法為化學氣相淀積(CVD)工藝，所浮柵多晶硅層的厚度為800～1200埃。

優選的，所述控制柵多晶硅層的材料為多晶硅，形成方法為化學氣相淀積(CVD)工藝所述控制柵多晶硅層的厚度為1500～2500埃。

優選的，所述進行填充的材料為氧化硅，并對半導體襯底進行高溫退火，退火的目標溫度為600～850攝氏度，退火時間為40～70分鐘。

由于采用了上述技術方案，與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明在形成刻蝕淺溝槽所需的光刻膠之前，對半導體襯底上進行脫水處理，使得在半導體襯底上不會存在較易吸附水汽的硅烷醇，防止光刻膠內部出現空洞。