專利名稱:閃存器件的柵極形成方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及閃存器件柵極形成方法。更具體地,本發(fā)明涉及閃存器件柵極的形成方法,其中柵極結(jié)構(gòu)是這樣形成的,其中層疊了浮置柵極(floatinggate)、氧化物/氮化物/氧化物(ONO)介電膜以及控制柵極。
背景技術(shù):
下面參考圖1A和圖1B描述傳統(tǒng)的閃存器件柵極的形成方法。
圖1A和圖1B是圖示相關(guān)技術(shù)的閃存器件的柵極形成方法的截面圖。
參照?qǐng)D1A,形成層疊柵極,其中浮置柵極13和控制柵極18層疊于半導(dǎo)體襯底11上。隧道氧化膜12形成于浮置柵極13和半導(dǎo)體襯底11之間。ONO結(jié)構(gòu)被廣泛用作介電膜14,其中層疊第一氧化膜14a、氮化膜14b和第二氧化膜14c。硅化鎢膜16形成于多晶硅膜15上作為控制柵極。
在上述描述中,在其中層疊了浮置柵極13、ONO介電膜14和控制柵極18的層疊柵極的蝕刻工藝過(guò)程中,柵極的側(cè)壁被暴露于等離子體環(huán)境中,并因而被損傷,在層疊的柵極中。此外,隧道氧化膜12的邊緣也被損傷了,產(chǎn)生了隧道氧化膜下切17參照?qǐng)D1B,進(jìn)行了熱氧化處理,其用于補(bǔ)償所述柵極側(cè)壁損傷和隧道氧化膜12的損傷,以在所述暴露的柵極和半導(dǎo)體襯底上形成熱氧化膜100。通過(guò)形成熱氧化膜100,所述側(cè)壁和隧道氧化膜下切17的損傷從所述熱氧化膜100(用參考標(biāo)號(hào)170表示)得到了補(bǔ)償。但是,在第一和第二氧化膜14a、14b中的氧(O2),和浮置柵極13和用于控制柵極的多晶硅膜15的硅(Si)相互反應(yīng)以形成氧化硅(SiO2)膜。因此,在ONO介電膜14(用參考標(biāo)號(hào)100表示)中產(chǎn)生了微笑現(xiàn)象。“微笑”這個(gè)術(shù)語(yǔ)表示由于在ONO介電膜14的側(cè)壁上異常氧化產(chǎn)生的厚度的增加。
所述微笑現(xiàn)象引起施加到控制柵極18上的電壓被不規(guī)則地傳送到浮置柵極13。結(jié)果降低了耦合率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是閃存器件的柵極形成方法,其中柵極形成于半導(dǎo)體襯底上,然后進(jìn)行了氮退火和快速熱氧化(RTO)工藝,從而可以減小了硅化鎢膜的表面電阻(Rs),并避免過(guò)度氧化,并且可以避免或顯著抑制ONO微笑。
根據(jù)本發(fā)明的閃存器件的柵極形成方法包括下列步驟形成隧道氧化膜、用于浮置柵極的多晶硅膜、ONO介電膜、用于控制柵極的多晶硅膜、硅化鎢膜和在半導(dǎo)體襯底上的硬掩膜;和進(jìn)行曝光工藝和蝕刻工藝以形成柵極線;在形成柵極線的步驟之后,進(jìn)行氮退火;并且在氮退火步驟之后,進(jìn)行快速熱氧化工藝以形成氧化膜。
圖1A和圖1B是圖示相關(guān)技術(shù)中閃存器件柵極形成方法的截面圖;并且圖2A至2D是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閃存器件柵極形成方法的截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例,參照附圖描述本發(fā)明。
圖2A至2D是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閃存器件柵極形成方法的截面圖。
參照?qǐng)D2A,隧道氧化膜112、用于浮置柵極的第一多晶硅膜113、ONO結(jié)構(gòu)的介電膜114、用于控制柵極的第二多晶硅膜115、作為部分控制柵極的硅化鎢膜116和柵極硬掩膜119按順序沉積在半導(dǎo)體襯底111上。硅化鎢膜116可以包括其它類型的金屬,例如鈦。所述ONO結(jié)構(gòu)的介電膜114具有其中層疊了第一氧化膜114a、氮化膜114b和第二氧化膜114c的結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D2B,使用所述柵極硬掩膜119作為阻擋,選擇性地蝕刻硅化鎢膜116、第二多晶硅膜115、介電膜114和第一多晶硅膜113以及隧道氧化膜112,從而形成包括隧道氧化膜112、浮置柵極113、介電膜114和控制柵極118的柵極結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D2C,為了結(jié)晶硅化鎢膜116,在快速熱處理(RTP)設(shè)備中進(jìn)行了氮退火(N2退火)工藝。所述氮退火工藝是在800至1000℃的溫度范圍進(jìn)行的。此外,在規(guī)定期間內(nèi)采用10至20sccm的氮的流量。在本實(shí)施例中,所述退火進(jìn)行不超過(guò)30秒。在另一實(shí)施例中,所述退火進(jìn)行不超過(guò)25秒或20秒。通過(guò)采用上述條件的氮退火工藝,結(jié)晶了硅化鎢膜116,導(dǎo)致減小了控制柵極電極的表面電阻(Rs)。此外,在隨后的快速熱氧化工藝中,可以避免硅化鎢膜的過(guò)度氧化。
參照?qǐng)D2D,為了減輕在所述柵極線蝕刻工藝中產(chǎn)生的損傷,進(jìn)行了快速熱氧化工藝以形成氧化膜100。在所述快速熱處理設(shè)備中進(jìn)行氮退火工藝之后,在原位進(jìn)行快速熱氧化工藝。所述快速熱氧化工藝可以在700至900℃的溫度范圍進(jìn)行,可以具有5至10sccm的氧的流量。通過(guò)快速熱氧化工藝產(chǎn)生的氧化膜100可以具有20至40的厚度。通過(guò)所述快速熱氧化工藝,與所述柵極蝕刻工藝相關(guān)的損傷得到了減輕。由于所述快速熱氧化工藝在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行,所以能夠抑制所述ONO微笑現(xiàn)象。
如上所述,根據(jù)本實(shí)施例,由于氮退火工藝是在快速熱處理設(shè)備中進(jìn)行的,所以可以結(jié)晶用作控制柵極電極的硅化鎢膜,結(jié)果減小了控制柵極電極的表面電阻(Rs)。此外,由于所述快速熱氧化工藝在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行,可以縮短工藝時(shí)間,所以可以避免所述ONO微笑并且可以增加浮置柵極的耦合率。因而可以提高編程或擦除速度并可以改善器件性能。
雖然參考優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)作出了以上描述,然而可以理解本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離由權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下,可以作出以上的實(shí)施例的變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.閃存器件的柵極形成方法,所述方法包括在襯底之上形成柵極結(jié)構(gòu),所述柵極結(jié)構(gòu)包括隧道氧化膜、浮置柵極、介電膜和控制柵極;在包含氮的環(huán)境中退火所述柵極結(jié)構(gòu);并且進(jìn)行快速熱氧化工藝以形成封裝所述柵極結(jié)構(gòu)的氧化膜。
2.如權(quán)力要求1所述的方法,其中所述柵極結(jié)構(gòu)包括硅化鎢膜,其中進(jìn)行了退火工藝以結(jié)晶所述硅化鎢膜。
3.如權(quán)力要求1所述的方法,其中所述退火工藝是在快速熱處理設(shè)備中進(jìn)行的。
4.如權(quán)力要求1所述的方法,其中所述退火工藝是在800至1000℃的溫度范圍進(jìn)行的。
5.如權(quán)力要求1所述的方法,其中所述退火工藝是在腔室中進(jìn)行的,并且涉及以10至20sccm的流量將氮提供到所述腔室中。
6.如權(quán)力要求1所述的方法,其中所述退火工藝進(jìn)行得不超過(guò)30秒。
7.如權(quán)力要求1所述的方法,其中所述快速熱氧化工藝是在進(jìn)行快速熱處理的相同設(shè)備中原位進(jìn)行的。
8.如權(quán)力要求1所述的方法,其中所述快速熱氧化工藝是在700至900℃的溫度范圍進(jìn)行的。
9.如權(quán)力要求1所述的方法,其中所述快速熱氧化工藝是采用5至10sccm的氧流量進(jìn)行的。
10.如權(quán)力要求1所述的方法,其中所述由快速熱氧化工藝形成的氧化膜的厚度為20至40。
11.如權(quán)力要求1所述的方法,其中所述柵極結(jié)構(gòu)包括在所述控制柵極之上形成的硬掩膜。
12.如權(quán)力要求11所述的方法,其中所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于所述硬掩膜下面的硅化鎢膜。
13.如權(quán)力要求12所述的方法,其中所述控制柵極包括多晶硅膜和所述硅化物膜。
14.如權(quán)力要求13所述的方法,其中所述硅化物是硅化鎢。
15.如權(quán)力要求13所述的方法,其中所述硅化物包括鈦。
全文摘要
本發(fā)明公開了閃存器件的柵極形成方法,所述方法包括在快速熱處理(RTP)設(shè)備中進(jìn)行氮退火工藝,以結(jié)晶用作控制柵極電極的硅化鎢膜,結(jié)果減小了所述控制柵極電極的表面電阻(Rs)。進(jìn)行了短時(shí)間的快速熱氧化(RTO)工藝,從而縮短了工藝時(shí)間,避免了ONO微笑(smiling)。
文檔編號(hào)H01L21/336GK1832115SQ20051013624
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月10日
發(fā)明者樸恩實(shí) 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司