專利名稱：用于實(shí)現(xiàn)自對準(zhǔn)分離柵閃存的頂部源線耦合的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于實(shí)現(xiàn)自對準(zhǔn)分離柵閃存的頂部源線耦合的方法。
背景技術(shù)：
閃存以其便捷，存儲(chǔ)密度高，可靠性好等優(yōu)點(diǎn)成為非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中研究的熱點(diǎn)。從二十世紀(jì)八十年代第一個(gè)閃存產(chǎn)品問世以來，隨著技術(shù)的發(fā)展和各類電子產(chǎn)品對存儲(chǔ)的需求，閃存被廣泛用于手機(jī)，筆記本，掌上電腦和U盤等移動(dòng)和通訊設(shè)備中，閃存為一種非易變性存儲(chǔ)器，其運(yùn)作原理是通過改變晶體管或存儲(chǔ)單元的臨界電壓來控制門極通道的開關(guān)以達(dá)到存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的目的，使存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)不會(huì)因電源中斷而消失，而閃存為電可擦除且可編程的只讀存儲(chǔ)器的一種特殊結(jié)構(gòu)。如今閃存已經(jīng)占據(jù)了非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的大部分市場份額，成為發(fā)展最快的非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。 一般而言，閃存為分離柵結(jié)構(gòu)或堆疊柵結(jié)構(gòu)或兩種結(jié)構(gòu)的組合。分離柵式閃存由于其特殊的結(jié)構(gòu)，相比堆疊柵閃存在編程和擦除的時(shí)候都體現(xiàn)出其獨(dú)特的性能優(yōu)勢，因此分離柵式結(jié)構(gòu)由于具有高的編程效率，字線的結(jié)構(gòu)可以避免“過擦除”等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用尤為廣泛。自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的分離柵閃存則在分離柵閃存的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化了工藝，降低了成本，自
O.25微米以來該閃存在中低密度市場上占有重要的位置。隨著子對準(zhǔn)分離柵閃存單元關(guān)鍵尺寸的縮減，編程效率和編程串?dāng)_成為制約技術(shù)發(fā)展的主要因素。針對這些問題，頂部源線耦合是一種有效的方法，其通過在浮柵的上部引入額外的耦合氧化層和耦合多晶硅層，多晶硅層與源線連接在一起，在編程的時(shí)候，該多晶硅層從浮柵的上部提供額外的耦合電壓，以提高浮柵的電勢，也就是提高了浮柵和硅襯底之間的垂直電場，讓溝道熱電子更容易從襯底隧穿柵氧到達(dá)浮柵，這樣就提高了編程效率。在保證編程性能的前提下，該結(jié)構(gòu)可以讓編程時(shí)源線的電壓適度的降低，這樣對非選中的單元降低了源漏之間的電壓，減少了溝道漏電流，相應(yīng)地降低了編程串?dāng)_。圖I至圖5示意性地給出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的自對準(zhǔn)分離柵結(jié)構(gòu)閃存單元的涉及到本發(fā)明的制造過程，本發(fā)明環(huán)節(jié)之前和之后的制造過程與現(xiàn)有技術(shù)完全一致，故不列出。如圖I至圖5所示，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的分離柵結(jié)構(gòu)閃存單元的制造過程包括在襯底I上依次生長熱氧化層2、多晶硅浮柵層4和氮化硅硬掩模層，通過光刻和蝕刻去除中間部分的氮化硅層(留下第一氮化硅側(cè)壁31、第二氮化硅側(cè)壁32)，以形成凹槽并露出浮柵表面；通過各向同性的蝕刻呈弧形的多晶硅浮柵表面，如圖I所示。在圖I的基礎(chǔ)上沉積氧化層，通過各向異性的蝕刻形成自對準(zhǔn)的初始隔離層側(cè)墻；即兩側(cè)的第一初始隔離層側(cè)墻51和第二初始隔離層側(cè)墻52，如圖2所示。在圖2的基礎(chǔ)上進(jìn)行多晶硅蝕刻(具體地說，對多晶硅浮柵層4和熱氧化層2進(jìn)行刻蝕)，露出中間將要形成源線部分的襯底，如圖3所示。在圖3的基礎(chǔ)上沉積氧化層2，通過各向異性的蝕刻形成自對準(zhǔn)的源線隔離層側(cè)墻；即兩側(cè)的第一源線隔離層側(cè)墻61和第二源線隔離層側(cè)墻62。如圖4所示。
在圖4的基礎(chǔ)上沉積多晶硅層，通過化學(xué)機(jī)械研磨和回蝕刻形成源線7，如圖5所
/Jn ο但是，圖I至圖5所示的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的分離柵結(jié)構(gòu)閃存單元僅通過源線的結(jié)對浮柵耦合編程的高壓，很難在O. 13微米及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)保證器件性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)自對準(zhǔn)分離柵結(jié)構(gòu)閃存單元的頂部源線耦合的方法，該方法能夠維持耦合多晶硅層的高度，以確保其和源線的充分連接。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于自對準(zhǔn)分離柵閃存的頂部源線耦合的方法，其包括在襯底上依次沉積氧化物層、多晶硅浮柵和氮化硅硬掩模層，對 氮化硅硬掩模進(jìn)行光刻和刻蝕形成凹槽以露出浮柵表面；在對浮柵的各向同性刻蝕以形成弧形表面后，對在凹槽內(nèi)的氮化硅硬掩模層側(cè)壁上分別形成第一初始氧化隔離物和第二初始氧化隔離物；在氮化硅硬掩模層的表面、第一初始氧化隔離物和第二初始氧化隔離物的表面以及凹槽底面上沉積耦合氧化物層；在耦合氧化物層上沉積第二多晶硅層；在第二多晶硅層上沉積附加氧化物層；對附加氧化物層進(jìn)行各向異性刻蝕，從而在第二多晶硅層側(cè)分別形成第一附加氧化物側(cè)壁和第二附加氧化物側(cè)壁；對第二多晶硅層進(jìn)行刻蝕，從而形成第一多晶硅側(cè)壁和第二多晶硅側(cè)壁。以該多晶硅側(cè)壁為掩模蝕刻暴露部分的多晶硅浮柵，以露出將要形成源線部分的襯底；沉積氧化物層，進(jìn)行蝕刻以形成附加在多晶硅側(cè)壁的隔離層。沉積源線多晶硅層，例如通過對源線進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨和回蝕刻，以形成源線，該源線與多晶硅側(cè)壁相連。在根據(jù)本發(fā)明的用于分離柵閃存的頂部源線耦合的方法中，在第二多晶硅層上沉積附加氧化層是關(guān)鍵步驟，在后續(xù)的浮柵蝕刻和氧化層隔離層蝕刻中，由第二多晶硅層所形成的側(cè)壁都會(huì)被蝕刻，如果該側(cè)壁高度不夠，會(huì)影響與后面形成的源線的連接。該附加氧化層在各向異性蝕刻后，有部分氧化層附著在多晶硅側(cè)壁的側(cè)面，因?yàn)檠趸瘜訉Χ嗑Ч鑼拥奈g刻選擇比很高，該氧化層對側(cè)面的多晶硅在蝕刻中起到很好的保護(hù)，蝕刻后形成側(cè)面垂直的、比較高的多晶硅側(cè)壁。如果沒有該附加氧化層，多晶硅側(cè)壁則會(huì)如傳統(tǒng)自對準(zhǔn)工藝中形成的側(cè)壁一樣，呈弧形，并且高度較低，經(jīng)過后續(xù)的工藝后，高度進(jìn)一步下降，最終影響與源線的連接。
結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中圖I至圖5示意性地給出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的自對準(zhǔn)分離柵結(jié)構(gòu)閃存單元的涉及到本發(fā)明的制造過程，本發(fā)明環(huán)節(jié)之前和之后的制造過程與現(xiàn)有技術(shù)完全一致，故不列出。
圖6至圖13示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的美進(jìn)用于實(shí)現(xiàn)自對準(zhǔn)分離柵閃存的頂部源線耦合的方法。本發(fā)明環(huán)節(jié)之前和之后的制造過程與現(xiàn)有技術(shù)完全一致，故不列出。需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。圖6至圖13示意性地給出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的改進(jìn)用于分離柵閃存的頂部源線耦合的方法。下面結(jié)合圖I和圖2以及圖6至圖11來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的改進(jìn)用于分離柵閃存的頂部源線耦合的方法。 如圖所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的改進(jìn)用于分離柵閃存的頂部源線耦合的方法包括在襯底I上依次生長熱氧化層2、多晶硅浮柵層4和氮化硅硬掩模層，通過光刻和蝕刻去除中間部分的氮化硅層(留下第一氮化硅側(cè)壁31、第二氮化硅側(cè)壁32)，以形成凹槽并露出浮柵表面；通過各向同性的蝕刻呈弧形的多晶硅浮柵表面，如圖I所示。在圖I的基礎(chǔ)上沉積氧化層，通過各向異性的蝕刻形成自對準(zhǔn)的初始隔離層側(cè)墻；即兩側(cè)的第一初始隔離層側(cè)墻51和第二初始隔離層側(cè)墻52，如圖2所示。在第一氮化硅側(cè)壁31、第二氮化硅側(cè)壁32的表面、第一初始隔離層側(cè)墻51和第二初始隔離層側(cè)墻52的表面以及凹槽底面上沉積耦合氧化物層6，如圖6所示；在耦合氧化物層6上沉積第二多晶硅層70，如圖7所示；在第二多晶硅層70上沉積附加氧化物層10，如圖8所示；對附加氧化物層10進(jìn)行各向異性刻蝕，從而在第二多晶硅層側(cè)分別形成第一附加氧化物側(cè)壁11和第二附加氧化物側(cè)壁12，如圖9所示；對第二多晶硅層70進(jìn)行刻蝕，從而形成第一多晶硅側(cè)壁13和第二多晶硅側(cè)壁14，如圖10所示。以第一多晶娃側(cè)壁13和第二多晶娃側(cè)壁14為掩模蝕刻暴露部分的多晶娃浮柵，以露出將要形成源線部分的襯底，如圖11所示；沉積氧化物層，并對氧化物層進(jìn)行蝕刻以形成附加在多晶硅側(cè)壁的隔離層，即第一附加隔離層側(cè)墻15和第二隔離層側(cè)墻16，如圖12所示。沉積源線多晶硅層，并對源線多晶硅層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨和回蝕刻以形成源線7，該源線7與多晶硅側(cè)壁(第一多晶硅側(cè)壁13和第二多晶硅側(cè)壁14)相連，如圖13所示。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于分離柵閃存的頂部源線耦合的方法中，在第二多晶硅層上沉積附加氧化層是關(guān)鍵步驟，在后續(xù)的浮柵蝕刻和氧化層隔離層蝕刻中，由第二多晶硅層所形成的側(cè)壁都會(huì)被蝕刻，如果該側(cè)壁高度不夠，會(huì)影響與后面形成的源線的連接。該附加氧化層在各向異性蝕刻后，有部分氧化層附著在多晶硅側(cè)壁的側(cè)面，因?yàn)檠趸瘜訉Χ嗑Ч鑼拥奈g刻選擇比很高，該氧化層對側(cè)面的多晶硅在蝕刻中起到很好的保護(hù)，蝕刻后形成側(cè)面垂直的、比較高的多晶硅側(cè)壁。如果沒有該附加氧化層，多晶硅側(cè)壁則會(huì)如傳統(tǒng)自對準(zhǔn)工藝中形成的側(cè)壁一樣，呈弧形，并且高度較低，經(jīng)過后續(xù)的工藝后，高度進(jìn)一步下降，最終影響與源線的連接。此外，需要說明的是，除非特別說明或者指出，否則說明書中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等描述僅僅用于區(qū)分說明書中的各個(gè)組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個(gè)組件、元素、步驟之間的邏輯關(guān)系或者順序關(guān)系等?？梢岳斫獾氖牵m然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方 案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于實(shí)現(xiàn)自對準(zhǔn)分離柵閃存的頂部源線耦合的方法，其特征在于包括 在襯底上依次沉積氧化物層、多晶硅浮柵和氮化硅硬掩模層，對氮化硅硬掩模進(jìn)行光刻和刻蝕形成凹槽以露出浮柵表面； 使得露出的浮柵表面形成弧形表面后，對在凹槽內(nèi)的氮化硅硬掩模層側(cè)壁上分別形成第一初始氧化隔離物和第二初始氧化隔離物； 在氮化硅硬掩模層的表面、第一初始氧化隔離物和第二初始氧化隔離物的表面以及凹槽底面上沉積耦合氧化物層； 在耦合氧化物層上沉積第二多晶硅層； 在第二多晶硅層上沉積附加氧化物層； 對附加氧化物層進(jìn)行各向異性刻蝕，從而在第二多晶硅層側(cè)分別形成第一附加氧化物側(cè)壁和第二附加氧化物側(cè)壁； 對第二多晶硅層進(jìn)行刻蝕，從而形成第一多晶硅側(cè)壁和第二多晶硅側(cè)壁； 以該多晶硅側(cè)壁為掩模蝕刻暴露部分的多晶硅浮柵，以露出將要形成源線部分的襯底； 沉積氧化物層，進(jìn)行蝕刻以形成附加在多晶硅側(cè)壁的隔離層。
沉積源線多晶硅層，并形成源線，該源線與多晶硅側(cè)壁相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于實(shí)現(xiàn)自對準(zhǔn)分離柵閃存的頂部源線耦合的方法，其特征在于，通過對附加氧化物層進(jìn)行各向異性刻蝕，從而在第二多晶硅層側(cè)分別形成第一附加氧化物側(cè)壁和第二附加氧化物側(cè)壁。
3.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于實(shí)現(xiàn)自對準(zhǔn)分離柵閃存的頂部源線耦合的方法，其特征在于，在第二多晶硅層側(cè)形成加氧化物側(cè)壁后進(jìn)行各向異性多晶硅蝕刻，從而形成側(cè)邊垂直的多晶娃側(cè)壁。
全文摘要
一種用于實(shí)現(xiàn)自對準(zhǔn)分離柵閃存的頂部源線耦合的方法包括在襯底上依次沉積氧化物層、多晶硅浮柵和氮化硅硬掩模層，對氮化硅硬掩模進(jìn)行光刻和刻蝕形成凹槽以露出浮柵表面；在對浮柵的各向同性刻蝕以形成弧形表面后，對在凹槽內(nèi)的氮化硅硬掩模層側(cè)壁上分別形成第一初始氧化隔離物和第二初始氧化隔離物；沉積耦合氧化物層；在耦合氧化物層上沉積第二多晶硅層；在第二多晶硅層上沉積附加氧化物層；對附加氧化物層進(jìn)行各向異性刻蝕，從而在第二多晶硅層側(cè)分別形成第一附加氧化物側(cè)壁和第二附加氧化物側(cè)壁；對第二多晶硅層進(jìn)行刻蝕，從而形成第一多晶硅側(cè)壁和第二多晶硅側(cè)壁。
文檔編號H01L21/8247GK102969281SQ20121050767
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者張 雄, 張博 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司