專利名稱：自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠結(jié)構(gòu)制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，特別是有關(guān)于一種具有自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的快閃存儲(chǔ)器的制造方法。
(2)背景技術(shù)隨著集成電路技術(shù)的高度發(fā)展，元件線寬日益縮小。因此淺溝渠隔離(ShallowTrench Isolation；STI)技術(shù)制作主動(dòng)區(qū)域之間的絕緣結(jié)構(gòu)，已逐漸普遍被采用。淺溝渠隔離的制造方法，常被應(yīng)用于快閃存儲(chǔ)器的制作，因?yàn)槠渌谱鞒龅拇鎯?chǔ)胞具有最小尺寸(Minimized Size)，可使得快閃存儲(chǔ)器的分布具有較高的密度，以降低位元的成本。然而，此種快閃存儲(chǔ)器因其浮置柵極層(Floating Gate)與淺溝渠轉(zhuǎn)角(Shallow Trench Corner)重疊而產(chǎn)生的場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)(Field EnhancementEffect)的情況下，不可避免地將降低柵極氧化層的崩潰電壓。
為了改善此種現(xiàn)象，自我對(duì)準(zhǔn)(Self-aligned)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)因而被提出。自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，因?yàn)槭褂孟嗤恼帜?Mask)以蝕刻浮置柵極及淺溝渠結(jié)構(gòu)，所以彼此之間可形成自我對(duì)準(zhǔn)的情況。因此消除了浮置柵極及淺溝渠結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重疊的現(xiàn)象，更進(jìn)一步改善了柵極氧化層崩潰的情況。
但是此種自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，依然存在著一些問(wèn)題。請(qǐng)參見(jiàn)圖1A至1D，為一使用自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器的淺溝渠制造方法的制程示意圖。如圖1A中所示，在一基材100之上，依序形成穿遂氧化層102、多晶硅層104及已圖案化的氮化硅層106及其開(kāi)口108。接著請(qǐng)參照?qǐng)D1B，以氮化硅層106為罩幕，由開(kāi)口108使用非等向性蝕刻多晶硅層104、穿遂氧化層102及基材100，進(jìn)而形成一淺溝渠110的結(jié)構(gòu)。如圖1C所示，以熱氧化法在淺溝渠110內(nèi)壁、穿遂氧化層102及多晶硅層104上，形成一襯氧化層112。接著請(qǐng)參照?qǐng)D1D，再以氧化硅材質(zhì)沉積并填滿襯氧化層112的內(nèi)側(cè)并高于氮化硅層106，形成氧化層116。如圖中所示，由于以熱氧化法，在淺溝渠110內(nèi)壁、穿遂氧化層102及多晶硅層104上，形成一襯氧化層112時(shí)，因?yàn)檠趸年P(guān)系，連接淺溝渠110內(nèi)壁及多晶硅層104的襯氧化層112，會(huì)較連接穿遂氧化層102的襯氧化層112略微突出。也就是說(shuō)，連接穿遂氧化層102的襯氧化層112會(huì)較為凹陷。故當(dāng)氧化硅材質(zhì)沉積并填滿襯氧化層112的內(nèi)側(cè)時(shí)，小的孔洞(Void)114極易在此形成。
如何消除此種孔洞的產(chǎn)生，以改善自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)集成電路的電性，實(shí)為半導(dǎo)體制程發(fā)展一個(gè)重要的課題。
(3)發(fā)明內(nèi)容鑒于上述的發(fā)明背景中，自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)常存在小的孔洞，因而影響集成電路的電性。
本發(fā)明的目的之一是利用具有階梯狀的淺溝渠結(jié)構(gòu)，使沉積氧化層中的孔洞發(fā)生機(jī)率降低，使改善自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)集成電路的電性。
本發(fā)明的另一目的是利用一多晶硅蝕刻機(jī)，并于其中連續(xù)完成蝕刻，產(chǎn)生高分子聚合物的犧牲層，形成淺溝渠造型，并清除上述的犧牲層，而無(wú)須更換機(jī)臺(tái)，以使自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)及優(yōu)良率提升。
根據(jù)以上所述的目的，本發(fā)明是一種改善自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，包括下列步驟提供一基材，其中此基材上已依序堆疊一穿遂氧化層、一多晶硅層，及一已圖案化氮化硅層。再使用已圖案化氮化硅層為罩幕，蝕刻多晶硅層至穿遂氧化層時(shí)停止，同時(shí)并產(chǎn)生一犧牲層覆蓋于上述的多晶硅層的內(nèi)側(cè)。利用同一蝕刻機(jī)臺(tái)，調(diào)整蝕刻等離子體蝕刻上述的基材，至形成該淺溝渠。使用灰化制程及水洗制程清除上述的犧牲層，以熱氧化法形成一襯氧化層，最后再以，如高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HighDensity Plasma Chemical Vapor Deposition；HDP CVD)制程等方式，形成一沉積氧化層填充于淺溝渠的中及覆蓋于氮化硅層之上。
(4)


本發(fā)明的較佳實(shí)施例將于往后的說(shuō)明文字中輔以下列附圖進(jìn)行更詳細(xì)的闡述，其中圖1A至圖1D為習(xí)知的自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器的淺溝渠制造方法的制程示意圖；及圖2A至圖2F為本發(fā)明的自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器的淺溝渠制造方法的制程示意圖。
(5)具有體實(shí)施方式本發(fā)明的自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，不僅消除了浮置柵極及淺溝渠結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重疊的現(xiàn)象，改善柵極氧化層崩潰的情況，更進(jìn)一步消除淺溝渠結(jié)構(gòu)中的孔洞的產(chǎn)生，使集成電路的電性因而改善，為半導(dǎo)體制程發(fā)展提供一更為穩(wěn)定及優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)方式。更由于本發(fā)明的制造方法，利用非等向性蝕刻程序蝕刻出淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)開(kāi)口，并形成階梯狀的淺溝渠結(jié)構(gòu)，因而克服習(xí)知制造方法造成淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成孔洞的情況。
以下將以圖例詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的方法及優(yōu)點(diǎn)。請(qǐng)參閱圖2A至圖2F，圖中所示為本發(fā)明的自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器的淺溝渠制造方法的制程示意圖。請(qǐng)參見(jiàn)圖2A，如圖中所示，在一基材200之上，依序形成穿遂氧化層202、多晶硅層204及已圖案化的氮化硅層206及其開(kāi)口208。其中，穿遂氧化層202的厚度約在80埃(Angstrom)至120埃，多晶硅層204的厚度約為400埃至1000埃及氮化硅層206的厚度約為1500埃至2500埃。
如圖2B所示，以氮化硅層206為罩幕，由開(kāi)口208使用非等向性蝕刻方法進(jìn)行多晶硅層204蝕刻，并停止在穿遂氧化層202之上。此時(shí)使用的非等向性蝕刻方法，是利用具有對(duì)氧化硅及硅有高選擇性的等離子體所進(jìn)行。在此同時(shí)，等離子體反應(yīng)氣體，一面進(jìn)行多晶硅層204的蝕刻，另一方面進(jìn)行高分子聚合(polymerization)反應(yīng)，以沉積高分子聚合物于多晶硅層204及氮化硅層206的內(nèi)側(cè)，進(jìn)而形成一犧牲層214，覆蓋在其表面。此犧牲層214的厚度約被控制在50埃至300埃之間，可由實(shí)際蝕刻時(shí)的條件加以調(diào)整。此種蝕刻的方法，一般可由多晶硅蝕刻機(jī)(Poly Etcher)，例如應(yīng)用材料的DPS或東京電子的84DD蝕刻機(jī)等，以含有氯(Cl2)，溴化氫(HBr)及氧(O2)的氣體來(lái)進(jìn)行。當(dāng)使用應(yīng)用材料的DPS蝕刻機(jī)時(shí)，較佳的參數(shù)設(shè)定為壓力4-10毫托爾(mtorr)，等離子體能量250-500瓦(W)，偏壓能量90-180W，氯氣流量0-30每分鐘每標(biāo)準(zhǔn)立方公分(sccm)，溴化氫流量100-200sccm，及氧氣流量10-50sccm。
當(dāng)使用東京電子的84DD蝕刻機(jī)時(shí)，較佳的參數(shù)設(shè)定為壓力10-30mtorr，等離子體能量400-800W，氯氣流量0-50sccm，溴化氫流量60-150sccm，及氧氣流量10-50sccm。
參見(jiàn)圖2C，繼續(xù)使用多晶硅蝕刻機(jī)(Poly Etcher)，例如應(yīng)用材料的DPS或東京電子的84DD蝕刻機(jī)等，以含有氯(Cl2)，溴化氫(HBr)及氧(O2)的氣體來(lái)進(jìn)行基材200的蝕刻。當(dāng)使用應(yīng)用材料的DPS蝕刻機(jī)時(shí)，較佳的參數(shù)設(shè)定為壓力4-10mtorr，等離子體能量250-500W，偏壓能量90-180W，氯氣流量10-50sccm，溴化氫流量100-200sccm，及氧氣流量0-30sccm。
當(dāng)使用東京電子的84DD蝕刻機(jī)時(shí)，較佳的參數(shù)設(shè)定為壓力10-30mtorr，等離子體能量400-800W，氯氣流量20-60sccm，溴化氫流量60-150sccm，及氧氣流量0-30sccm。
蝕刻至淺溝渠210形成深度約2500埃至4000埃之間。當(dāng)完成等向性蝕刻后，接下來(lái)則進(jìn)行灰化處理及濕式清洗制程。因此，為了形成本發(fā)明的淺溝渠210的形狀，而產(chǎn)生的犧牲層214，在此時(shí)亦被加以清除，進(jìn)而形成一帶有階梯狀輪廓218的造型，如圖2D中所示。在淺溝渠210形成后，基材200的溝渠內(nèi)緣較穿遂氧化層202的溝渠內(nèi)緣略微突出。
參見(jiàn)圖2E，如圖中所示，加熱氧化基材200及多晶硅層204并與穿遂氧化層202形成一襯氧化層212，其厚度約為100埃至300埃。接著再沉積氧化硅于淺溝渠210及氮化硅層206的上，以形成氧化層216。一般而言，使用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(High Density Plasma Chemical VaporDeposition；HDP CVD)以形成此一氧化層216。如圖2F所示，由于使用本發(fā)明的自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠結(jié)構(gòu)制造方法，其在形成淺溝渠210時(shí)，同時(shí)在淺溝渠210側(cè)壁上形成高分子聚合物及氧化物所形成的犧牲層214，故使淺溝渠210內(nèi)部輪廓形成一階梯狀。當(dāng)氧化層216沉積于此淺溝渠210時(shí)，將使形成內(nèi)部空孔的機(jī)率大幅降低。故使用本發(fā)明的自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠結(jié)構(gòu)制造方法，所生產(chǎn)的集成電路的電性將更為穩(wěn)定，而產(chǎn)品的品質(zhì)也將更為優(yōu)良。熟知此項(xiàng)技術(shù)的人員，當(dāng)容易發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方法，在蝕刻多晶硅層204、穿遂氧化層202及基材200，乃至于形成犧牲層214及去除犧牲層214，這些制程均可使用相同的設(shè)備來(lái)進(jìn)行，例如應(yīng)用材料的DPS及東京電子的84DD蝕刻機(jī)等，而不必更換其他制程設(shè)備。這樣，一方面節(jié)省設(shè)備轉(zhuǎn)換時(shí)所消耗的時(shí)間，另一方面也減少晶元遭受污染的機(jī)率。故本發(fā)明更可說(shuō)是一種具有節(jié)省生產(chǎn)成本及簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程的自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)制造方法。
如熟悉此技術(shù)的人員所了解的，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或等效替換，均應(yīng)包括在下述的權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，至少包含下列步驟提供一基材，其中該基材上依序堆疊一穿遂氧化層、一多晶硅層，及一已圖案化氮化硅層；使用該已圖案化氮化硅層為一罩幕，蝕刻該多晶硅層至該穿遂氧化層時(shí)停止，并產(chǎn)生一犧牲層覆蓋該多晶硅層的內(nèi)側(cè)；蝕刻該基材，至形成一淺溝渠；清除該犧牲層；氧化該淺溝渠的表面，形成一襯氧化層；及形成一沉積氧化層于該襯氧化層之上。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的穿遂氧化層的厚度約為80埃至120埃之間。
3.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的多晶硅層的厚度約為400埃至1000埃之間。
4.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的已圖案化氮化硅層的厚度約為1500埃至2500埃之間。
5.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的犧牲層系為高分子聚合物所形成，且該犧牲層的厚度約為50埃至300埃之間。
6.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的清除該犧牲層包含使用灰化制程及濕式清洗制程。
7.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的沉積氧化層包含使用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積制程形成。
8.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的淺溝渠為一階梯形狀，該淺溝渠的深度約為2500埃至4000埃之間。
9.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的襯氧化層的厚度約為100埃至300埃之間。
10.一種自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，至少包含下列步驟(1)提供一基材，其中該基材上依序堆疊一穿遂氧化層、一多晶硅層，及一已圖案化氮化硅層；(2)使用該已圖案化氮化硅層為一罩幕，蝕刻該多晶硅層至該穿遂氧化層時(shí)停止，并產(chǎn)生一犧牲層覆蓋該多晶硅層的內(nèi)側(cè)；(3)蝕刻該基材，至形成一淺溝渠；(4)清除該犧牲層；(5)清洗該淺溝渠；(6)氧化該淺溝渠的表面，形成一襯氧化層；及(7)形成一沉積氧化層于該襯氧化層的上。
11.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述的步驟(2)至步驟(4)是使用一多晶硅蝕刻機(jī)，并于該多晶硅蝕刻機(jī)中連續(xù)完成。
12.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述的穿遂氧化層的厚度約為80埃至120埃之間。
13.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述的多晶硅層的厚度約為400埃至1000埃之間。
14.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述的已圖案化氮化硅層的厚度約為1500埃至2500埃之間。
15.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述的犧牲層是為高分子聚合物所形成，且該犧牲層的厚度約為50埃至300埃之間。
16.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述的步驟(5)是以一濕式清洗制程清洗該淺溝渠。
17.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述的沉積氧化層是使用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積制程形成。
18.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述的淺溝渠為一階梯形狀，該淺溝渠的深度約為2500埃至4000埃之間。
19.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述的襯氧化層是以熱氧化法加熱形成，該襯氧化層的厚度約為100埃至300埃之間。
全文摘要
一種改善自我對(duì)準(zhǔn)浮置柵極的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法。首先，提供已依序堆疊穿遂氧化層、多晶硅層及已圖案化氮化硅層的基材。再使用此已圖案化氮化硅層為罩幕，蝕刻多晶硅層至穿遂氧化層時(shí)停止，同時(shí)在上述的多晶硅層的內(nèi)側(cè)覆蓋一犧牲層。再使用相同的蝕刻機(jī)臺(tái)蝕刻基材，以形成一具有階梯狀的淺溝渠造型。以灰化制程及水洗制程清除上述的犧牲層，最后再沉積氧化層，以填充于淺溝渠的中及覆蓋于氮化硅層之上。因此具有消除沉積氧化層中易產(chǎn)生孔洞的情況，并可提高淺溝渠制程的優(yōu)良率。
文檔編號(hào)H01L21/76GK1505130SQ0215266
公開(kāi)日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2002年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月28日
發(fā)明者羅文勳, 羅文 申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司