[發(fā)明專利]控制柵極刻蝕方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410106533.8
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN103887160B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設計）人: 秦偉;高慧慧;楊渝書
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28
• 代理公司: 上海申新律師事務所31272
• 代理人: 吳俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種控制柵極刻蝕方法。

背景技術(shù)

隨著對超大規(guī)模集成電路高集成度和高性能的需求逐漸增加，半導體技術(shù)向著65nm甚至更小特征尺寸的技術(shù)節(jié)點發(fā)展。相應的，對半導體器件制造的精密控制的要求也越來越高，以保證產(chǎn)品滿足設計的要求并提高成品率。

目前，閃存（Flash）是現(xiàn)在市場上主要的非易失存儲器裝置,被廣泛應用于手機、掌上電腦等數(shù)碼裝備。閃存的存儲單元（Cell）區(qū)的柵極由多晶硅控制柵極、多晶硅間介質(zhì)層、多晶硅浮動柵極、柵極介質(zhì)層和襯底構(gòu)成。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中進行控制柵極刻蝕工藝前的垂直于控制柵的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2-6為現(xiàn)有技術(shù)中進行柵極刻蝕工藝流程中每個步驟后的平行于控制柵的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

首先提供一晶圓11，晶圓11已完成STI填充15，隔離浮動柵極層13，多晶硅間介質(zhì)層12與控制柵極14及其掩膜制作工藝。

然后，對晶圓11進行光刻與掩膜層的刻蝕，形成如圖1和2所示結(jié)構(gòu)。

隨后，對控制柵極14進行主刻蝕工藝步驟，刻蝕在接觸到多晶硅間介質(zhì)層12時結(jié)束，形成如圖3所示結(jié)構(gòu)。

然后，對控制柵極14進行過刻蝕工藝步驟，去除隔離浮動柵極層13之間的剩余的控制柵極14’，形成如圖4所示結(jié)構(gòu)。

然后，對多晶硅間介質(zhì)層12進行刻蝕，由于隔離浮動柵極層13側(cè)壁存在階躍高度（step height）12’，故而該步驟需要足夠多的時間來完全去除多晶硅間介質(zhì)層12，而在這一過程中，會造成一定量的淺槽隔離15損失，如圖5所示。

最后，對隔離浮動柵極層13進行刻蝕，形成如圖6所示結(jié)構(gòu)。

如上述方法中，由于在對多晶硅間介質(zhì)層的step height進行刻蝕的工藝過程中，由于工藝耗時過長導致淺槽隔離損失，進而對后續(xù)工藝造成不利影響，并最終影響半導體器件的性能和可靠性。

中國專利（CN102486441B）公開了一種TEM樣品在加工的方法，分別獲取TEM樣品的第一非晶層和第二非晶層表面的SEM圖片，然后根據(jù)第一非晶層和第二非晶層表面的SEM圖片，確定第一非晶層或第二非晶層的表面作為TEM樣品的在加工表面，采用FIB對所確定的TEM樣品的在加工表面進行掃描處理。

該專利主要解決了TEM制樣過程中對用那個品中的目標區(qū)域造成損傷的問題，但并未涉及到如何在保證速度的情況下對無法進行拍照的樣品進行再制備。

中國專利（CN101599430A）公開了一種半導體器件柵極的形成方式，包括：獲取半導體基底上的柵極介質(zhì)層厚度；根據(jù)柵極介質(zhì)層厚度與著陸刻蝕時間的對應關(guān)系，由獲取的柵極介質(zhì)層厚度值確定著陸刻蝕時間；在所述柵極介質(zhì)層上形成柵層；刻蝕所述柵層以形成柵極，所述刻蝕過程中采用所確定的著陸刻蝕時間進行柵極的著陸刻蝕。相應的，該發(fā)明還公開了一種半導體器件柵極的形成方法和柵極刻蝕的控制系統(tǒng)，能夠提高對柵極輪廓控制的準確性，獲得理想的柵極輪廓。

中國專利（CN1787176A）公開了一種可控制柵極結(jié)構(gòu)長度的刻蝕工藝，它是利用硬式掩膜層，來提高對多晶硅層刻蝕時的選擇比，在對多晶硅層的刻蝕工藝中，采用三階段的刻蝕（第一主刻蝕/第二主刻蝕/過度刻蝕）；在第一主刻蝕刻蝕氣體中，包含四氟化碳來加強整個圖案化硬式掩膜層及多晶硅層側(cè)壁的高分子薄膜組合物；高分子薄膜組合物能有效抵抗鹵化物對多晶硅層的側(cè)蝕，使得多晶硅層的水平寬度，不致因側(cè)蝕所減少，圖案化后的硬件掩膜層更能夠抵抗刻蝕氣體的侵蝕，維持應有的圖案，解決通常因圖案化光阻因被侵蝕變形，導致整個柵極結(jié)構(gòu)可能變小進而產(chǎn)生次始漏電的問題。

上述兩篇專利為本發(fā)明最接近現(xiàn)有技術(shù)，同樣都提出了對柵極的改進刻蝕方法，但均未涉及對在控制柵極刻蝕中減小對淺槽隔離損失的改進。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明公開了一種控制柵極刻蝕方法。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方法實現(xiàn)的：

一種控制柵極刻蝕方法，應用于閃存存儲器中，其中，所述方法包括如下步驟：

提供一閃存存儲器的cell區(qū)結(jié)構(gòu)，所述cell區(qū)結(jié)構(gòu)由下至上依次包括設置有STI的襯底、柵極介質(zhì)層、多晶硅浮動柵極、多晶硅間介質(zhì)層、多晶硅控制柵極和掩膜層，所述多晶硅浮動柵極位于所述襯底中不含有STI的區(qū)域的上方；

進行光刻工藝和刻蝕工藝使所述掩膜層中形成開口；

以所述掩膜層為掩膜對所述多晶硅控制柵極進行刻蝕，使所述刻蝕停止于所述多晶硅間介質(zhì)層，保留位于所述STI上的控制柵極部分；