[發(fā)明專利]一種提高隧道氧化層可靠性的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510277865.7
• 申請(qǐng)日: 2015-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104992902A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江潤(rùn)峰;胡榮;孫勤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28;H01L29/51
• 代理公司: 上海天辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種提高隧道氧化層可靠性的方法。

背景技術(shù)

隨著便攜式電子設(shè)備的高速發(fā)展，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求越來(lái)越高。通常，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分為易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器，易失性存儲(chǔ)器易于在電源斷電時(shí)丟失數(shù)據(jù)，而非易失性存儲(chǔ)器即使在電源中斷時(shí)仍可保持?jǐn)?shù)據(jù)。因此，非易失性存儲(chǔ)器成為便攜式電子設(shè)備中最主要的存儲(chǔ)部件，并已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。

在非易失性存儲(chǔ)器中，閃存(flash?memory)由于其很高的芯片存儲(chǔ)密度，以及較佳的工藝適應(yīng)性，已經(jīng)成為一種極為重要的器件。通常閃存可以分為NAND閃存和NOR閃存。請(qǐng)參照?qǐng)D1，其所繪示為閃式存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)剖面圖。P型的半導(dǎo)體襯底10上形成有依序堆棧的隧道氧化層20、浮置柵(Floating?Gate)30、介電層40、以及控制柵(Control?Gate)50，且半導(dǎo)體襯底10的上表面形成有N型的漏極70與源極60，其中隧道氧化層20的成分可例如為二氧化硅(SiO₂)，浮置柵30及控制柵50的成分可例如為多晶硅(Poly-Silicon)，且介電層40的成分可例如為二氧化硅或氮化硅(Silicon?Nitride；Si₃N₄)。

NOR閃存對(duì)隧道氧化層的質(zhì)量要求非常高，不僅要求無(wú)缺陷、高密度，更要求厚度的均勻性要好。這是因?yàn)镹OR閃存最重要的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)是數(shù)據(jù)保持力(Retention)和編程擦除循環(huán)次數(shù)(Cycling),隧道氧化層的厚度均勻性不好直接導(dǎo)致的后果Retention和Cycling失效。

現(xiàn)有的快閃存儲(chǔ)器的制作方法，包括以下步驟：首先在半導(dǎo)體襯底上形成隧道氧化層，然后在隧道氧化層上依次形成控制柵極和浮置柵極，接著在柵極的兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源極以及漏極，最后進(jìn)行金屬連線，形成快閃存儲(chǔ)器。其中，大多利用熱氧化爐以熱爐管工藝(Furnace?Process)成長(zhǎng)二氧化硅來(lái)當(dāng)作隧道氧化層，再利用熱爐管工藝進(jìn)行隧道氧化層的退火。

一般，隧道氧化層制作完成后，接著在隧道氧化層上形成浮置柵極，通常采用爐管的低壓化學(xué)氣相沉積工藝來(lái)制備多晶硅；但是，由于后續(xù)工藝中存在氧化反應(yīng)，期間會(huì)使用O₂或者H₂O來(lái)氧化。O₂或者H₂O與多晶硅反應(yīng)產(chǎn)生SiO₂，即：Si+O₂→SiO₂或Si+H₂O→SiO₂，產(chǎn)生如圖2所示的鳥(niǎo)嘴效應(yīng)的隧道氧化層，即隧道氧化層邊緣的厚度大于等于中間的厚度，使隧道氧化層質(zhì)量變差，影響產(chǎn)品可靠性。

因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需提供一種提高隧道氧化層可靠性的方法，避免隧道氧化層出現(xiàn)鳥(niǎo)嘴效應(yīng)，抑制后續(xù)氧化工藝帶來(lái)的附加氧化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種提高隧道氧化層可靠性的方法，避免隧道氧化層出現(xiàn)鳥(niǎo)嘴效應(yīng)，抑制后續(xù)氧化工藝帶來(lái)的附加氧化。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種提高隧道氧化層可靠性的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S01、提供一半導(dǎo)體襯底；

步驟S02、在襯底表面形成隧道氧化層，所述隧道氧化層為二氧化硅薄膜層；

步驟S03、采用SPA工藝在所述隧道氧化層的上表面形成一SiOxNy層；

步驟S04、對(duì)所述隧道氧化層進(jìn)行退火。

優(yōu)選的，步驟S03中，在溫度為300～500℃、大氣壓為0.1～0.3torr的條件下，通入氮?dú)猓苟趸韬偷獨(dú)夥磻?yīng)生成SiOxNy層。

優(yōu)選的，所述SiOxNy層的厚度為10～30埃。

優(yōu)選的，步驟S02中，采用爐管工藝在在襯底表面形成隧道氧化層。

優(yōu)選的，生長(zhǎng)所述隧道氧化層的溫度為900～1000℃。

優(yōu)選的，所述步驟S02之后，還包括：通入N₂O氣體，使隧道氧化層的下表面產(chǎn)生一SiOxNy層。

優(yōu)選的，生長(zhǎng)隧道氧化層的下表面的SiOxNy層的溫度為900～1000℃，時(shí)間為10～20min。

優(yōu)選的，所述N₂O氣體的流速為1～5slm。

優(yōu)選的，所述步驟S04中，退火溫度為1000℃，退火時(shí)間為5min。

優(yōu)選的，所述退火所需的氣體為氮?dú)狻?/p>