[發明專利]用于減少硅損耗的方法

有效

• 申請號: 201410373544.2
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN105336701B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 張冬梅
• 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: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115;H01L27/11521;H01L21/324
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張東梅

本發明公開了一種減少硅損耗的方法和通過該方法制造的產品。通過該方法，可修復在刻蝕過程中對有源區和多晶硅層造成的損傷，并且可使得有源區和多晶硅層中的硅不會被過多消耗。該方法包括：在襯底上形成有源區；在有源區上依次形成襯墊氧化物層、多晶硅層和氮化硅層；在有源區和多晶硅層中形成溝槽；對所述襯底進行氮氣退火；溝槽表面上形成氧化物內襯；以及填充溝槽。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及在存儲器的制造過程中用于減少多晶硅和有源區中的硅損耗的方法。

背景技術

ETOX閃存是一種類型的可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)，其中包含薄的隧道氧化物結構，因此被稱為“ETOX”(Electron Tunnel Oxide Device)閃存。

在ETOX閃存中，浮置柵(FG)用于存儲電子以實現“1”或“0”。浮置柵通常由多晶硅形成。隨著閃存的尺寸不斷縮小，浮置柵長度和有源區(AA)寬度也不斷縮小。因此浮置柵和有源區的尺寸對于ETOX閃存的特性具有很大影響。

圖1A至圖1E示出了現有技術中多晶硅和有源區的刻蝕和溝槽填充的流程圖。

圖1A示出在半導體襯底上形成有源區101之后，在有源區上依次形成襯墊氧化物層102、多晶硅層103和氮化硅層104。然后，如圖1B所示，進行存儲單元有源區刻蝕，以形成溝槽。接下來，如圖1C所示，進行外圍器件有源區刻蝕，以形成溝槽。通過如圖1B和1C所示的刻蝕過程，使得多晶硅和有源區暴露出來。

然后，如圖1D所述，在暴露的溝槽表面上形成氧化物內襯105。例如，該氧化物內襯105可通過爐管加熱氧化來形成。最后，如圖1E所示，進行高表面比(HARP)沉積工藝，從而在溝槽中填充氧化物。

然而，在當前工藝條件下，在由多晶硅層103形成浮置柵之前，裸露的多晶硅層103和有源區中的硅經常被氧消耗。尤其是在圖1D和1E所示的氧化物沉積期間，多晶硅層103和有源區101中的硅損耗量很大。使得所形成的多晶硅層103和有源區101的實際尺寸與設計尺寸之間存在很大的誤差。多晶硅層103和有源區中的硅損耗嚴重影響閃存的性能。

因此，需要一種在半導體的制造過程中能夠減小多晶硅和有源區中暴露的硅的損耗的工藝方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種在半導體的制造過程中能夠減小暴露的硅的損耗的工藝方法。

根據本發明的一個方面，提供一種制造半導體結構的方法，包括：在襯底上形成有源區；在有源區上依次形成襯墊氧化物層、多晶硅層和氮化硅層；在有源區和多晶硅層中形成溝槽；對襯底進行氮氣退火；溝槽表面上形成氧化物內襯；以及填充溝槽。

在一個優選實施例中，對所述襯底進行氮氣退火的工藝條件包括以下的一項或多項：氮氣氣氛；溫度600－1000℃；以及退火時間20－40分鐘。可通過爐管加熱在溝槽表面上形成氧化物內襯?？赏ㄟ^對所述襯底進行氮氣退火，在溝槽表面上形成氮化物。氮化物可用于控制所形成的氧化物內襯的厚度，從而減少有源區和多晶硅層中的硅損耗。溝槽可用于淺槽隔離。在有源區和多晶硅層中形成溝槽可包括形成用于隔離存儲組件有源區的溝槽。在有源區和多晶硅層中形成溝槽可包括形成用于隔離外圍器件的溝槽。填充溝槽包括在溝槽中填充氧化物。可通過等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、旋涂沉積、快速氣相沉積、可流動膜沉積工藝填充溝槽。

與現有技術相比，本發明的優點包括：

一方面，氮氣退火工藝可修復在刻蝕過程中對有源區和多晶硅層造成的損傷。另一方面，在氮氣退火期間，在有源區和多晶硅層的表面上將形成氮化物。該氮化物層可以在后續的氧化物沉積期間保護有源區和多晶硅層的側壁，使得有源區和多晶硅層中的硅不會被過多消耗。

通過增加氮氣退火工藝，氧化物內襯的厚度得以控制，進而增加了高表面比填充窗口的寬度，從而有利于深溝槽的充分填充。