[發明專利]提高分離柵閃存擦除和耐久性性能的方法

有效

• 申請號: 201210507169.7
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN102945834B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 張雄;何澤軍
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L27/11517
• 分類號: H01L27/11517;H01L27/11521
• 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: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，更具體地說，本發明涉及一種提高分離柵閃存擦除和耐久性性能的方法。

背景技術

閃存以其便捷，存儲密度高，可靠性好等優點成為非揮發性存儲器中研究的熱點。從二十世紀八十年代第一個閃存產品問世以來，隨著技術的發展和各類電子產品對存儲的需求，閃存被廣泛用于手機，筆記本，掌上電腦和U盤等移動和通訊設備中，閃存為一種非易變性存儲器，其運作原理是通過改變晶體管或存儲單元的臨界電壓來控制門極通道的開關以達到存儲數據的目的，使存儲在存儲器中的數據不會因電源中斷而消失，而閃存為電可擦除且可編程的只讀存儲器的一種特殊結構。如今閃存已經占據了非揮發性半導體存儲器的大部分市場份額，成為發展最快的非揮發性半導體存儲器。

一般而言，閃存為分離柵結構或堆疊柵結構或兩種結構的組合。分離柵式閃存由于其特殊的結構，相比堆疊柵閃存在編程和擦除的時候都體現出其獨特的性能優勢，因此分離柵式結構由于具有高的編程效率，字線的結構可以避免“過擦除”等優點，應用尤為廣泛。

在傳統的分離柵閃存結構中，隧穿氧化層與字線氧化層實際上由同一工藝步驟形成，具有完全相同的厚度，這在工藝制造方面是比較方便的，但隨著器件尺寸的縮減，該氧化層的厚度也隨著減薄，導致擦除時字線與襯底的電場顯著增加，這樣給器件的可靠性帶來了問題。具體地說，圖1示意性地給出了根據現有技術的分離柵閃存的結構；如圖1所示，硅片上形成了包括第一存儲位單元1和第二存儲位單元2的閃存存儲單元，其中在第一存儲位單元1和第二存儲位單元2上表面及側壁上形成了隧穿氧化物層3，而在與閃存存儲單元鄰接的硅片表面形成了字線氧化物層4。由于隧穿氧化物層3和字線氧化物層4是通過同一工藝形成的，所以隧穿氧化物層3和字線氧化物層4的厚度一致。但是，一般期望隧穿氧化物層3盡可能地薄從而改進閃存單元的擦除特性并降低擦除電壓，而期望字線氧化物層4保持較厚來確保閃存單元的耐久性性能，這是因為如果該氧化層厚度不夠，在擦除操作期間字線與基底間將產生足夠強的電場來產生陷阱電荷，從而造成耐久性退化。該矛盾在器件尺寸縮減、氧化層厚度減薄后表現更為突出，成為制約分離柵閃存技術發展的一個瓶頸。

因此，希望能夠提供一種可以分開控制隧穿氧化層和字線氧化層厚度的技術方案。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種能夠平衡隧穿氧化物層和字線氧化物層之間的厚度沖突的提高分離柵閃存擦除和耐久性性能、可以分開控制隧穿氧化層和字線氧化層厚度的方法。

為了實現上述技術目的，根據本發明，提供了一種提高分離柵閃存擦除和耐久性性能的方法(僅列出本發明所涉及到的工藝步驟，其之前和之后的步驟與現有分離柵閃存的制造工藝完全一致)，其包括：第一步驟，用于在硅片表面制造包括第一存儲位單元和第二存儲位單元的閃存存儲單元；第二步驟，用于在第一存儲位單元和第二存儲位單元的側壁上分別形成自對準的第一氮化硅隔離物和第二氮化硅隔離物；第三步驟，用于在與形成有第一氮化硅隔離物和第二氮化硅隔離物的閃存存儲單元結構鄰接的硅片表面形成了第一字線氧化物層；第四步驟，用于去除第一氮化硅隔離物和第二氮化硅隔離物；第五步驟，用于在去除了第一氮化硅隔離物和第二氮化硅隔離物的閃存存儲單元以及第一字線氧化物層表面整體形成第二氧化物層。

優選地，閃存存儲單元的上表面及側壁上的第二氧化物層形成了隧穿氧化物層，第一字線氧化物層表面的第二氧化物層和與第一字線氧化物層一起形成了字線氧化物層。

優選地，在第二步驟中，采用CVD的方法沉積氮化硅；然后采用各向異性干法蝕刻的方法形成自對準的氮化硅側墻。

優選地，在第三步驟中，采用熱氧化的方法形成第一字線氧化層。

優選地，在第四步驟中，通過選擇性濕法刻蝕去除第一氮化硅隔離物和第二氮化硅隔離物。

在根據本發明的提高分離柵閃存擦除和耐久性性能的方法中，由于隧穿氧化物層僅僅由第二氧化物層這一層氧化物層構成，而字線氧化物層由第二氧化物層和第一字線氧化物層的疊層構成，所以實現了對這兩者厚度的分開控制，有效地解決了隧穿氧化物層和字線氧化物層之間的厚度沖突，從而可以通過采用較薄的隧穿氧化物層來提高分離柵閃存的擦除性能，并通過采用較厚的字線氧化物層來提高分離柵閃存的耐久性性能。另外，本發明采用自對準的方法，不引入額外的光刻工藝，制造成本比較低廉。

附圖說明

結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優點和特征，其中：