[發(fā)明專利]Flash器件源極多晶硅的形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510080812.6
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN104637885B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程曉華
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: H01L27/11521
• 分類號: H01L27/11521;H01L21/336;H01L21/321
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31211
• 代理人: 郭四華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種Flash器件源極多晶硅(Source Poly)的形成方法。

背景技術(shù)

如圖1所示，是現(xiàn)有Flash器件源極多晶硅的形成方法在CMP前的器件結(jié)構(gòu)示意圖；如圖2所示，是現(xiàn)有Flash器件源極多晶硅的形成方法在CMP后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；現(xiàn)有Flash器件源極多晶硅的形成方法包括如下步驟：

步驟一、在半導(dǎo)體襯底如硅襯底101中形成場氧隔離結(jié)構(gòu)102，場氧隔離結(jié)構(gòu)102為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)或局部場氧隔離結(jié)構(gòu)。在半導(dǎo)體襯底101表面依次形成柵介質(zhì)層如柵氧化層103、多晶硅柵104和氮化硅層105的疊加結(jié)構(gòu)。

步驟二、采用光刻刻蝕工藝依次對氮化硅層105、多晶硅柵104和柵介質(zhì)層103進(jìn)行刻蝕打開源區(qū)形成區(qū)域，所述源區(qū)形成區(qū)域的所述氮化硅層105、所述多晶硅柵104和所述柵介質(zhì)層103都被去除并露出所述半導(dǎo)體襯底101表面，所述源區(qū)形成區(qū)域的所述氮化硅層105的開口大于所述多晶硅柵104的開口。

步驟二中的光刻刻蝕工藝同時定義并刻蝕出由柵介質(zhì)層103、多晶硅柵104和氮化硅層105的疊加形成的柵極結(jié)構(gòu)，而源區(qū)形成區(qū)域位于兩個柵極結(jié)構(gòu)之間并被兩個相鄰的FLASH器件的單元結(jié)構(gòu)共用。

步驟三、在第一側(cè)墻106和第二側(cè)墻107形成之前，在源區(qū)形成區(qū)域底部的半導(dǎo)體襯底101中進(jìn)行多次離子注入形成第一離子注入?yún)^(qū)108，第一離子注入?yún)^(qū)108的離子注入為單元離子注入(cell IMP)，注入雜質(zhì)為P型的硼元素，第一離子注入?yún)^(qū)108用于調(diào)整浮柵下方溝道的閾值電壓，以保證浮柵的打開和關(guān)斷操作功能。

在第一側(cè)墻106和第二側(cè)墻107形成之前，在所述柵極結(jié)構(gòu)的所述多晶硅柵104選定區(qū)域中進(jìn)行離子注入形成浮柵注入(FLGT IMP)區(qū)110。浮柵注入?yún)^(qū)110的注入雜質(zhì)P型硼元素，浮柵注入?yún)^(qū)110用于調(diào)整字線下方溝道的閾值電壓，以保證字線的打開和關(guān)斷操作功能。

在所述源區(qū)形成區(qū)域的側(cè)面形成第一側(cè)墻106和第二側(cè)墻107，所述第一側(cè)墻106位于所述多晶硅柵104側(cè)面，所述第二側(cè)墻107位于所述第一側(cè)墻106頂部的所述氮化硅層105的側(cè)面，所述第二側(cè)墻107的底部還和所述多晶硅柵104的頂角交疊。所述第二側(cè)墻107的材料一般為HTO膜，HTO膜為高溫氧化膜(Hot Temperature Oxide)。HTO膜一般采用LPCVD工藝生長，采用N₂O，SiH₄或SiH₂Cl₂作為反應(yīng)氣體，生長達(dá)到800℃作用或以上。

在第一側(cè)墻106和第二側(cè)墻107形成之后，進(jìn)行多次離子注入形成第二離子注入?yún)^(qū)109，第一離子注入?yún)^(qū)108的離子注入為高壓編程注入(HVII IMP)，第一離子注入?yún)^(qū)108的注入雜質(zhì)采用N型的砷和磷元素；其中，砷離子注入是為了在多晶硅和襯底之間形成良好的歐姆接觸，減少接觸電阻；其中磷離子注入是為了形成一個較深的且具有一定寬度并部分?jǐn)U展到浮柵之下的結(jié)，其中浮柵由所述多晶硅柵104組成，從而保證浮柵與源極多晶硅111a之間產(chǎn)生合適的感生電壓比例；另一方面，兩道離子注入形成的結(jié)又可以具有足夠高的結(jié)擊穿電壓，保證源極多晶硅111a高壓下的編程操作。

步驟四、進(jìn)行多晶硅層111生長，所述多晶硅層111將所述源區(qū)形成區(qū)域的開口完全填充并延伸到所述源區(qū)形成區(qū)域外的所述氮化硅層105的表面。

步驟五、采用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝對多晶硅層111進(jìn)行研磨，所述氮化硅層105作為所述化學(xué)機(jī)械研磨工藝的終止層，并由研磨后填充于所述源區(qū)形成區(qū)域開口中的所述多晶硅層111組成源極多晶硅111a。

在現(xiàn)有工藝中，步驟四中的多晶硅層111的生長使用溫度較高如650℃的未摻雜多晶硅(Undoped-Poly)取代580℃的摻雜多晶硅(Doped Poly)，以期改善Flash器件的擦除性能(erase performance)。但是當(dāng)多晶硅層111的生長溫度增加后，多晶硅層111的薄膜性能也會相應(yīng)的改變，這會導(dǎo)致在步驟五的CMP研磨速率的改變，經(jīng)測試可知，如650℃時形成的多晶硅的CMP研磨速率是580℃時形成的多晶硅的CMP研磨速率的4倍，而多晶硅的摻雜與否對CMP研磨速率的影響不大。