專利名稱：制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，更具體涉及其中保護(hù)隧道絕 緣層以免暴露于用于柵極圖案的蝕刻工藝、從而防止對(duì)隧道絕緣層的蝕刻 損傷的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的制造方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體快閃存儲(chǔ)器件中，通常通過(guò)圖案化用于浮置柵極的導(dǎo)電層、 介電層、用于控制柵極的導(dǎo)電層和柵電極層來(lái)形成柵極圖案。
圖1是說(shuō)明根據(jù)常規(guī)技術(shù)制造半導(dǎo)體器件的方法的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的 截面圖。
參考圖1,在半導(dǎo)體襯底10上順序地形成隨道絕緣層11、用于浮置柵 極的導(dǎo)電層12、介電層13、用于控制柵極的導(dǎo)電層14和柵電極層15。然 后，形成硬^^模圖案，并且實(shí)施使用所述硬^^模圖案的蝕刻工藝以圖案化 柵電極層15。隨后，順序地蝕刻用于控制柵極的導(dǎo)電層14、介電層13和 用于浮置柵極的導(dǎo)電層12以暴露隨道絕緣層11。
在上述根據(jù)常規(guī)技術(shù)的用于在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中形成柵極圖案的工藝 中，實(shí)施蝕刻工藝直至暴露隨道絕緣層。然后，實(shí)施清洗工藝以除去在蝕 刻工藝中產(chǎn)生的聚合物。
隨道絕緣層可受到通蝕刻工藝期間的過(guò)蝕刻或清洗工藝的損傷，從而 劣化隧道絕緣層的特性。由于上述現(xiàn)象，在存儲(chǔ)器件的編程操作完成之后， 可引起電荷損失，由此劣化器件的數(shù)據(jù)保持特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，其中在用于形 成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的柵極圖案的工藝期間，在隧道絕緣層上保留具有一定
厚度的導(dǎo)電層，然后在后續(xù)離子注入工藝中使保留的導(dǎo)電層單晶化
(mono-crystallized)以增加導(dǎo)電層的電阻(resistance )，隨后實(shí)施氧化過(guò) 程以將導(dǎo)電層轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣層.根據(jù)本發(fā)明，在用于形成柵極圖案的蝕刻工 藝中防止隨道絕緣層暴露，使得在蝕刻工藝中或在后續(xù)清洗工藝中可引起 的對(duì)隧道絕緣層的蝕刻損傷可得到抑制，由此改善半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的電特 性。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，包括以下步 驟在半導(dǎo)體襯底上順序地形成隨道絕緣層、第一導(dǎo)電層、介電層和第二 導(dǎo)電層；蝕刻第二導(dǎo)電層、介電層和第一導(dǎo)電層以形成柵極圖案，第一導(dǎo) 電層保留在柵極圖案之間的隧道絕緣層上以防止隧道絕緣層暴露；實(shí)施清 洗工藝以除去在用于形成柵極圖案的蝕刻工藝中產(chǎn)生的雜質(zhì)；實(shí)施離子注 入工藝以使保留在隧道絕緣層上的第一導(dǎo)電層單晶化；和實(shí)施氧化工藝以 在^llh極圖案的頂部和側(cè)壁上形成氧化物層，并將單晶化的第一導(dǎo)電層轉(zhuǎn)變 為絕緣層。
根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方案的制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，還包括在形 成第二導(dǎo)電層之后，在第二導(dǎo)電層上順序地形成柵電極層和硬掩模層的步 驟。
保留在柵極圖案之間的隨道絕緣層上的第一導(dǎo)電層優(yōu)選具有30 ~ 50A 的厚度。


通過(guò)參考下文結(jié)合附圖進(jìn)行的詳述，本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn) 將變得顯而易見(jiàn)，其中
圖1是說(shuō)明根據(jù)常規(guī)技術(shù)制造半導(dǎo)體器件的方法的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的 截面圖；和
圖2至圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方 法的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將參考附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。然而，應(yīng)該 注意，本發(fā)明的以下實(shí)施方案可以具有不同的形式，因此本發(fā)明的范圍不 限于本發(fā)明的以下實(shí)施方案。在此提供描述以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員更完全 地理解本發(fā)明，而本發(fā)明的范圍應(yīng)該由所附的權(quán)利要求來(lái)理解。
圖2至圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方 法的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的截面圖。
參考圖2，在半導(dǎo)體襯底100上順序地形成隨道絕緣層101、用于浮置 柵極的導(dǎo)電層102、介電層103、用于控制柵極的導(dǎo)電層104、柵電極層105、 和硬掩模層賜。
可由多晶硅層形成用于浮置柵極的導(dǎo)電層102和用于控制初f極的導(dǎo)電 層104，介電層103優(yōu)選形成為包括第一氧化物層103a、氮化物層103b 和第二氧化物層103c的ONO結(jié)構(gòu)。柵電極層105優(yōu)選由鵠(W)層形成。
用于浮置柵極的導(dǎo)電層102優(yōu)選由包括不存在雜質(zhì)的非晶珪層和包含 雜質(zhì)的多晶硅層的雙層所形成。
雖然附圖中未顯示，但是在形成用于控制柵極的導(dǎo)電層104之后，優(yōu) 選在形成柵電M 105之前形成擴(kuò)散防止層。
參考圖3，在硬掩模層106上形成光刻膠圖案，并且然后實(shí)施使用該 光刻膠圖案的蝕刻工藝以圖案化硬掩模層106。隨后，實(shí)施使用圖案化的 硬掩模層106的蝕刻工藝以圖案化柵電極層105、用于控制柵極的導(dǎo)電層 104、介電層103和用于浮置柵極的導(dǎo)電層102。結(jié)果，形成梱卜極圖案。在 此，不完全蝕刻用于浮置柵極的導(dǎo)電層102，而是一部分導(dǎo)電層102保留 于在鄰近柵極圖案的半導(dǎo)體襯底100上形成的隨道絕緣層101上，使得保 留的導(dǎo)電層102的薄層覆蓋柵極圖案之間的隨道絕緣層101。優(yōu)選控制蝕 刻工藝，使得保留的導(dǎo)電層102具有30 ~ 50A的厚度。由于沒(méi)有暴露隧道 絕緣層IOI，所以在蝕刻工藝期間沒(méi)有被過(guò)蝕刻所損傷。
然后，實(shí)施清洗工藝以除去在用于形成柵極圖案而實(shí)施的蝕刻工藝中 產(chǎn)生的雜質(zhì)(包括聚合物)。而且，由于隨道絕緣層101沒(méi)有暴露而是^^保 留的導(dǎo)電層102所覆蓋，因此隨道絕緣層沒(méi)有被清洗工藝所損傷。
參考圖4，實(shí)施離子注入工藝以在半導(dǎo)^H"底100中形成源^l/漏極區(qū)，并且通過(guò)〗t暴露的多晶導(dǎo)電層102單晶化以形成單晶導(dǎo)電層102a。即，柵 極圖案之間的多晶導(dǎo)電層102的連接結(jié)構(gòu)例如多晶硅層被離子注入工藝期 間注入的離子所破壞，使得柵極圖案之間的導(dǎo)電層102單晶化。單晶導(dǎo)電 層102a具有增加的電阻并且容易與其它材料^^應(yīng)。
為了控制由單晶導(dǎo)電層102a的厚度所導(dǎo)致的投影射程(projected range, Rp)的變化，優(yōu)選離子注入工藝^f吏用15 25KeV的能量。在此， 半導(dǎo)體襯底100中的源^L/漏極區(qū)和單晶導(dǎo)電層102a可通過(guò)單個(gè)離子注入 步躁或通過(guò)單獨(dú)的兩個(gè)或更多注入步驟形成。
參考圖5，實(shí)施氧化工藝以在柵極圖案的側(cè)壁和頂部上形成氧化物層 107以及氧化暴露的單晶導(dǎo)電層102a，使得暴露的單晶導(dǎo)電層102a轉(zhuǎn)變?yōu)?氧化物層。結(jié)果，單晶導(dǎo)電層102a轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣層102b,使得柵極圖案與 相鄰?fù)安窐O圖案電隔離。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，在形成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的柵極圖案的工 藝期間，在隨道絕緣層上保留一定厚度的導(dǎo)電層，然后在后續(xù)的離子注入 工藝中佳 沐留的導(dǎo)電層單晶化以增加導(dǎo)電層的電阻，隨后實(shí)施氧化工藝以 將單晶導(dǎo)電層轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣層。因此，隧道絕緣層在形成柵極圖案的工藝中
沒(méi)有暴露，使得可防止在蝕刻工藝中或在清洗工藝中可能導(dǎo)致的對(duì)隨道絕 緣層的蝕刻損傷，由此改善器件電特性。
盡管本發(fā)明中已經(jīng)參考許多說(shuō)明性的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但是顯然 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知道很多的其它改變和實(shí)施方案，這些也在本文公開(kāi) 的原理的精神和范圍內(nèi)。更尤其是，在本說(shuō)明書、附圖和所附的權(quán)利要求 的范圍內(nèi)，對(duì)象組合排列的構(gòu)件和/或布置中可能有不同的變化和改變。除 構(gòu)件和/或布置的變化和改變之外，替代的用途對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員也M 而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1. 一種制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底上順序地形成隧道絕緣層、用于浮置柵極的導(dǎo)電層、介電層和用于控制柵極的導(dǎo)電層；蝕刻所述用于控制柵極的導(dǎo)電層、所述介電層和所述用于浮置柵極的導(dǎo)電層以形成柵極圖案，在所述柵極圖案之間的隧道絕緣層上保留預(yù)定厚度的所述用于浮置柵極的導(dǎo)電層；實(shí)施離子注入工藝以在所述半導(dǎo)體襯底上形成源極/漏極區(qū)；和實(shí)施氧化工藝以在所述柵極圖案的頂部和側(cè)壁上形成氧化物層和將保留在所述柵極圖案之間的所述用于浮置柵極的導(dǎo)電層轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，其中所述用于浮 置柵極的導(dǎo)電層包括多晶^。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，其中所述用于浮 置柵極的導(dǎo)電層包括不含雜質(zhì)的非晶硅層和含雜質(zhì)的多晶硅層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，其中所述離子注 入工藝使得保留在所述柵極圖案之間的所述隧道絕緣層上的所述用于浮 置柵極的導(dǎo)電層單晶化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，其中所述離子注 入工藝包括單個(gè)離子注入步驟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造半導(dǎo)M儲(chǔ)器件的方法，其中所述離子注 入工藝包括兩個(gè)或更多個(gè)離子注入步驟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，其中保留在所述 柵極圖案之間的所述隧道絕緣層上的所述用于浮置柵極的導(dǎo)電層具有 30-50A的厚度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)*儲(chǔ)器件的方法，其中所述離子注 入工藝使用15 ~ 25 KeV的能量來(lái)實(shí)施。
9. 一種制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，包括以下步驟 在半導(dǎo)M底上順序地形成隧道絕緣層、第一導(dǎo)電層、介電層和笫二導(dǎo)電層；蝕刻所述第二導(dǎo)電層、所述介電層和所述第一導(dǎo)電層以形成柵極圖案，所述第一導(dǎo)電層保留在所述柵極圖案之間的所述隧道絕緣層上以防止暴露出所述隧道絕緣層；實(shí)施清洗工藝，以除去在形成所述Jt極圖案的所述蝕刻工藝中產(chǎn)生的 雜質(zhì)；實(shí)施離子注入工藝，以使得保留在所述柵極圖案之間的所述隨道絕緣層上的第一導(dǎo)電層單晶化；和實(shí)施氧化工藝，以在所述柵極圖案的頂部和側(cè)壁上形成氧化物層和將 所述單晶化的第一導(dǎo)電層轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，其中所述第一導(dǎo) 電層包括多晶硅層，
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，其中所述第一導(dǎo) 電層包括不含雜質(zhì)的非晶硅層和含雜質(zhì)的多晶硅層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，還包括在形成所 述笫二導(dǎo)電層之后，在所述第二導(dǎo)電層上順序地形成柵電極層和硬掩模層 的步猓。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，其中保留在所述 柵極圖案之間的所述暖道絕緣層上的所述第一導(dǎo)電層具有30~50 A的厚 度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，其中所述離子注 入工藝使用15 ~ 25 KeV的能量來(lái)實(shí)施。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，該方法可以保護(hù)隧道絕緣層免受蝕刻損傷，包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底上順序地形成隧道絕緣層、第一導(dǎo)電層、介電層和第二導(dǎo)電層；蝕刻第二導(dǎo)電層、介電層和第一導(dǎo)電層以形成柵極圖案，第一導(dǎo)電層保留在柵極圖案之間的隧道絕緣層上以防止隧道絕緣層被暴露；實(shí)施清洗工藝以除去在蝕刻步驟中產(chǎn)生的雜質(zhì)；實(shí)施離子注入工藝以使保留在隧道絕緣層上的第一導(dǎo)電層單晶化；和實(shí)施氧化工藝以在柵極圖案的頂部和側(cè)壁上形成氧化物層，并將單晶化的第一導(dǎo)電層轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣層。
文檔編號(hào)H01L21/336GK101533776SQ20081013245
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者孫玄洙 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司