專利名稱：浮柵放電尖角的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造工藝，具體涉及一種浮柵放電尖角的制造方法。
背景技術(shù)：
SST (超捷)型Flash (閃存)的主要特點(diǎn)是擦除(erase)通過(guò)控 制柵和浮柵間氧化膜隧穿效應(yīng)實(shí)現(xiàn)；寫入(program)通過(guò)溝道熱電子注 入實(shí)現(xiàn)。
以SST IP (超捷IP)應(yīng)用為主的閃存，作為一種主要的非揮發(fā)性存 儲(chǔ)器，其在智能卡、微控制器等領(lǐng)域有著廣泛的用途。與另一種非揮發(fā)性 存儲(chǔ)器EEPORM相比，閃存具有明顯的面積上的優(yōu)勢(shì)；但同時(shí)，閃存的可 靠性，尤其是可擦寫次數(shù)，要比EEPROM差，因此在銀行卡、身份證卡等 產(chǎn)品中仍未被使用。在SSTIP制造工藝上，擦除尖角(erase tip)形成 的是否夠尖直接決定浮柵上電子擦除時(shí)的效率尖角越尖，施加在控制柵 上的電壓可以在隧穿氧化膜界面上形成局部更強(qiáng)的隧穿電場(chǎng)，浮柵上的電 子越容易被拉走，實(shí)現(xiàn)擦除；反之，尖角越鈍，電子擦除效率也就越低， 直接影響器件使用的可靠性(endurance )。
現(xiàn)有的super flash (超快閃)中，對(duì)于FN隧穿機(jī)制下的放電尖角 (tip)的工藝實(shí)現(xiàn)往往是利用一層比較厚的氮化硅直接作為浮柵多晶硅 (poly )蝕刻的硬質(zhì)掩膜(hard mask),在打開的地方利用類似mini-LOCOS
(微局部硅氧化工藝)的方式進(jìn)行局部熱氧(由于較厚的氮化硅直接沉積
在多晶硅上，其應(yīng)力可以很好地阻止氧原子在mini-LOCOS成長(zhǎng)時(shí)的橫向 擴(kuò)散，形成的鳥嘴短而深)，然后再利用一層光刻版進(jìn)行硬質(zhì)掩膜以及多 晶硅的刻蝕即可獲得較為尖的放電尖角，此時(shí)，過(guò)尖的尖角雖然對(duì)電子擦 除有所裨益，但不足的是，因?yàn)檫@個(gè)鳥嘴形成的非常短而深，其形貌對(duì)于 抵抗正常工藝帶來(lái)的尺寸偏移會(huì)非常敏感，即 一點(diǎn)點(diǎn)工藝波動(dòng)就能帶來(lái) 尖角形貌的極大變化——由極尖變?yōu)楹茆g，從而直接影響尖角形貌的整體 一致性，影響整體擦除效率。
圖1至圖4為根據(jù)現(xiàn)有方法制造浮柵放電尖角的工藝步驟
如圖1所示在硅襯底1上利用熱氧的方式生長(zhǎng)一層浮柵氧化層2， 用來(lái)隔離浮柵；電子就是通過(guò)這層浮柵氧化層2寫入浮柵的；
如圖2所示先在浮柵氧化層2上通過(guò)575 650°C熱分解硅垸(LPCVD) 的方式沉積一層浮柵多晶硅3;然后再利用700 800°C (LPCVD)下，二氯 二氫硅和氨氣沉積一層氮化硅4 (Si3N4)，作為浮柵刻蝕時(shí)的硬質(zhì)掩膜；
如圖3所示利用一次光刻對(duì)氮化硅4進(jìn)行刻蝕，將部分暴露出來(lái)的 浮柵進(jìn)行高溫?zé)嵫?類似Mini-L0C0S)，形成浮柵熱氧化區(qū)域5;
如圖4所示利用一次光刻對(duì)氮化硅4和浮柵多晶硅3進(jìn)行刻蝕，形 成的多晶尖角為閃存(flash)擦除時(shí)所用的尖角。
如圖5所示，僅僅利用氮化硅作為硬質(zhì)掩膜對(duì)浮柵多晶進(jìn)行 Mini—L0C0S氧化，氮化硅的應(yīng)力會(huì)使氧原子在多晶硅/氮化硅的界面處橫 向擴(kuò)散受阻，形成的鳥嘴短而深，浮柵放電尖角A非常陡(此時(shí)浮柵刻蝕 尺寸精準(zhǔn)在目標(biāo)值)；浮柵刻蝕尺寸一旦發(fā)生偏移(偏移量在刻蝕工藝允
許范圍內(nèi))，對(duì)最終形成的浮柵放電尖角B形貌的影響很大，從圖5可以
看出，尖角形貌對(duì)后續(xù)浮柵刻蝕尺寸變化非常敏感。
造成芯片(Chip)與芯片間的浮柵刻蝕時(shí)尺寸發(fā)生偏移的原因有
a. 刻蝕工藝本身的偏移(variation),尤指機(jī)臺(tái)工藝穩(wěn)定性造成的偏
移；
b. 同一晶片面內(nèi)的不均勻性造成不同位置芯片刻蝕精準(zhǔn)度會(huì)有偏差；
c. 同一批產(chǎn)品內(nèi)片與片之間存在差異，致使芯片間存在差異；
d. 不同批次產(chǎn)品間仍會(huì)存在差異，致使芯片間存在差異； 以上差異，均指正常工藝規(guī)格允許范圍內(nèi)的偏差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種浮柵放電尖角的制造方法，該方 法能改善超閃存隧穿擦除放電尖角的形貌，增加放電尖角抵抗因浮柵刻蝕 尺寸的變化所帶來(lái)的影響，對(duì)于穩(wěn)定閃存擦除效能有明顯效果。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種浮柵放電尖角的制造方法，包 括如下步驟步驟l，在硅襯底上生長(zhǎng)一層氧化層，用來(lái)隔離浮柵；步驟 2，先在氧化層上沉積一層浮柵多晶硅；步驟3，再沉積一層氮化硅，作 為浮柵刻蝕時(shí)的硬質(zhì)掩膜；步驟4，利用一次光刻對(duì)氮化硅進(jìn)行刻蝕，將 部分暴露出來(lái)的浮柵進(jìn)行高溫?zé)嵫?；步驟5，利用一次光刻對(duì)未被前次光 刻打開的氮化硅和浮柵多晶硅進(jìn)行刻蝕，形成浮柵放電尖角，在步驟2 和步驟3之間增加步驟A:在浮柵多晶硅上沉積一層SiO凡(氮氧化硅)
作為其部分氧化時(shí)的緩沖層。
步驟A中，利用SiH4， N20， N2為反應(yīng)氣體，以低壓化學(xué)氣相沉積的
方法，沉積一層SiOxNy作為其部分氧化時(shí)的緩沖層。
步驟A中，通過(guò)調(diào)節(jié)Si(XNy中的O、 N比例，控制氧原子向側(cè)壁的橫
向擴(kuò)散程度，使最終形成的浮柵放電尖角上部有一定的橫向延展，從而對(duì) 浮柵放電尖角形貌進(jìn)行優(yōu)化。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明利用SiO凡做為 SST super flash浮柵尖角形成工藝模塊中Mini L0C0S緩沖層，在形成 鳥嘴時(shí)，通過(guò)控制工藝調(diào)控，使氧原子向側(cè)壁襯底產(chǎn)生一定量的橫向擴(kuò)散， 使最終形成的尖角上部有一定的橫向延展，從而使放電尖角對(duì)于抵抗浮柵 刻蝕尺寸帶來(lái)的偏移、改善尖角形貌；此外，本發(fā)明通過(guò)調(diào)配SiOxNy成 分中的0、 N比例進(jìn)行工藝調(diào)節(jié)，N成分越多，則氧原子對(duì)側(cè)壁擴(kuò)散量少， 形成的鳥嘴短而深，0成分越多，則由于擴(kuò)散形成的鳥嘴橫向形貌會(huì)加長(zhǎng)， 尖角上部的橫向沿展部分會(huì)更明顯，抵抗浮柵刻蝕尺寸變化帶來(lái)的偏移能 力會(huì)更強(qiáng)，但同時(shí)會(huì)犧牲過(guò)多的浮柵尖角銳度，所以，通過(guò)調(diào)配成分配比 改善尖角形貌，在工藝調(diào)控上多了一種選擇。本發(fā)明利用SiO凡改善超閃 存隧穿擦除放電尖角的形貌，增加放電尖角抵抗因浮柵刻蝕尺寸的變化所 帶來(lái)的影響，對(duì)于穩(wěn)定flash擦除效能有明顯效果。


圖1至圖4為現(xiàn)有的制造浮柵放電尖角方法的每一步驟完成后的浮柵
結(jié)構(gòu)剖面示意圖5為圖4的局部放大示意圖6為本發(fā)明中氧原子擴(kuò)散進(jìn)入SiO眞/浮柵多晶界面的示意圖； 圖7為采用本發(fā)明方法后浮柵刻蝕尺寸變化對(duì)浮柵放電尖角形貌影
響的示意圖。
其中，l表示硅襯底；2表示浮柵氧化層；3表示浮柵多晶硅；4表示 氮化硅；5表示浮柵熱氧化區(qū)域；6表示氮氧化硅緩沖層；7表示由于SiOxNy
作為緩沖氧化層形成的具有一定橫向延展部分的鳥嘴；A、 B、 C、 D所表 示的三角形上頂角為浮柵放電尖角。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明提供一種浮柵放電尖角的制造方法，包括如下步驟步驟l， 在硅襯底上生長(zhǎng)一層氧化層，用來(lái)隔離浮柵；步驟2，先在氧化層上沉積 一層浮柵多晶硅；步驟3，在浮柵多晶硅上沉積一層SiO凡作為其部分氧 化時(shí)的緩沖層；步驟4，再沉積一層氮化硅，作為浮柵刻蝕時(shí)的硬質(zhì)掩膜； 步驟5，利用一次光刻對(duì)氮化硅進(jìn)行刻蝕，將部分暴露出來(lái)的浮柵進(jìn)行高 溫?zé)嵫?；步驟6，利用一次光刻對(duì)未被前次光刻打開的氮化硅和浮柵多晶 硅進(jìn)行刻蝕，形成浮柵放電尖角。
如圖6所示，本發(fā)明在氮化硅4沉積前，先利用SiH,， N20，化為反 應(yīng)氣體，以低壓化學(xué)氣相沉積的方法，生成一層氮氧化硅緩沖層6，利用 Si0xNy特有的兼于氧化硅和氮化硅間特性的優(yōu)點(diǎn)，作為之后浮柵氧化時(shí) 的緩沖層，在形成鳥嘴7時(shí)，通過(guò)控制工藝調(diào)控，使氧原子向側(cè)壁襯底產(chǎn) 生一定量的橫向擴(kuò)散，鳥嘴7形成時(shí)橫向尺寸得以沿展，使最終形成的擦 除尖角上沿有一橫向沿展，有利于抵抗后續(xù)浮柵刻蝕尺寸變化對(duì)尖角的形 貌影響，提高整體擦除性能，提升器件穩(wěn)定性和可靠性。
同時(shí)，通過(guò)改變工藝氣體的配比，即生成物氮氧化硅(Si0xNy)中氧、
氮成分比例，控制鳥嘴形貌。通過(guò)調(diào)配SiOxNy成分中的O、 N比例進(jìn)行工 藝調(diào)節(jié)，N成分越多，則氧原子對(duì)側(cè)壁擴(kuò)散量少，形成的鳥嘴短而深，0 成分越多，則由于擴(kuò)散形成的鳥嘴橫向形貌會(huì)加長(zhǎng)，尖角上部的橫向沿展 部分會(huì)更明顯，抵抗浮柵刻蝕尺寸變化帶來(lái)的偏移能力會(huì)更強(qiáng)，但同時(shí)會(huì) 犧牲過(guò)多的浮柵尖角銳度，所以，通過(guò)調(diào)配成分配比改善尖角形貌，在工 藝調(diào)控上多了一種選擇。
如圖7所示，采用本發(fā)明方法形成的鳥嘴7形貌加長(zhǎng)，浮柵放電尖角 C不像原來(lái)的那么陡(此時(shí)浮柵刻蝕尺寸精準(zhǔn)在目標(biāo)值)；浮柵刻蝕尺寸 -一旦發(fā)生偏移(偏移量在刻蝕工藝允許范圍內(nèi))，對(duì)最終形成的浮柵放電 尖角D形貌的影響也不是很大，從圖7可以看出，尖角形貌對(duì)后續(xù)浮柵刻 蝕尺寸變化不敏感。
權(quán)利要求
1、一種浮柵放電尖角的制造方法，包括如下步驟步驟1，在硅襯底上生長(zhǎng)一層氧化層，用來(lái)隔離浮柵；步驟2，先在氧化層上沉積一層浮柵多晶硅；步驟3，再沉積一層氮化硅，作為浮柵刻蝕時(shí)的硬質(zhì)掩膜；步驟4，利用一次光刻對(duì)氮化硅進(jìn)行刻蝕，將部分暴露出來(lái)的浮柵進(jìn)行高溫?zé)嵫酰徊襟E5，利用一次光刻對(duì)未被前次光刻打開的氮化硅和浮柵多晶硅進(jìn)行刻蝕，形成浮柵放電尖角，其特征在于，在步驟2和步驟3之間增加步驟A在浮柵多晶硅上沉積一層SiOxNy作為其部分氧化時(shí)的緩沖層。
2、 如權(quán)利要求l所述的浮柵放電尖角的制造方法，其特征在于，步 驟A中，利用Si&， N20， N2為反應(yīng)氣體，以低壓化學(xué)氣相沉積的方法， 沉積一層Si(XNy作為其部分氧化時(shí)的緩沖層。
3、 如權(quán)利要求l所述的浮柵放電尖角的制造方法，其特征在于，步 驟A中，通過(guò)調(diào)節(jié)SiO凡中的O、 N比例，控制氧原子向側(cè)壁的橫向擴(kuò)散程度，使最終形成的浮柵放電尖角上部有一定的橫向延展，從而對(duì)浮柵放 電尖角形貌進(jìn)行優(yōu)化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種浮柵放電尖角的制造方法，在氮化硅沉積前，先利用SiH₄，N₂O，N₂為反應(yīng)氣體，以低壓化學(xué)氣相沉積的方法，生成一層氮氧化硅緩沖層(SiOxNy)，作為之后浮柵氧化時(shí)的緩沖層，在形成鳥嘴時(shí)，通過(guò)控制工藝調(diào)控，使氧原子向側(cè)壁襯底產(chǎn)生一定量的橫向擴(kuò)散，鳥嘴形成時(shí)橫向尺寸得以沿展，使最終形成的擦除尖角上沿有一橫向沿展，有利于抵抗后續(xù)浮柵刻蝕尺寸變化對(duì)尖角的形貌影響，提高整體擦除性能，提升器件穩(wěn)定性和可靠性。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101170065SQ20061011743
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月23日
發(fā)明者銘 李, 斌 楊, 鵬 楊 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司;上海集成電路研發(fā)中心有限公司