專利名稱：隧穿氧化層的制作方法及快閃存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制作工藝，尤其是一種隧穿氧化層(tunnel oxide) 的制作方法及含有所述隧穿氧化層的快閃存儲(chǔ)器的制作方法。
背景技術(shù)：
快閃存儲(chǔ)器是一類非易失性存儲(chǔ)器，即使在供電電源關(guān)閉后仍能保持片 內(nèi)信息；在系統(tǒng)電可擦除和可重復(fù)編程，而不需要特殊的高電壓；快閃存儲(chǔ) 器具有成本低、密度大的特點(diǎn)。其獨(dú)特的性能使其廣泛地運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域， 包括嵌入式系統(tǒng)，如PC及外設(shè)、電信交換機(jī)、蜂窩電話、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備、儀 器儀表和汽車器件，同時(shí)還包括新興的語音、圖像、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類產(chǎn)品，如數(shù) 字相機(jī)、數(shù)字錄音機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理?？扉W存儲(chǔ)器， 一般是被設(shè)計(jì)成具有堆棧式柵極(Stack-Gate)結(jié)構(gòu)，此結(jié) 構(gòu)包括隧穿氧化層、用來儲(chǔ)存電荷的多晶硅浮置柵極、氧化硅/氮化硅/氧化硅 (Oxide-Nitride-Oxide, ONO )結(jié)構(gòu)的柵間介電層以及用來控制數(shù)據(jù)存取的多 晶》圭控制4冊(cè)極。現(xiàn)有快閃存儲(chǔ)器的制作過程如圖1至圖4所示。參考圖1,提供包含隔離 區(qū)102及位于隔離區(qū)102之間的有源區(qū)104的半導(dǎo)體襯底100;然后，于有源 區(qū)104的半導(dǎo)體襯底100上形成隧穿氧化層106，隧穿氧化層106的材質(zhì)是氧 化硅。傳統(tǒng)形成隧穿氧化層106的工藝是熱氧化法，在高溫環(huán)境下，將半導(dǎo)體襯 底100暴露在含氧環(huán)境中，所述工藝通常在爐管中實(shí)現(xiàn)；通常形成的隧穿氧化 層106的厚度都在幾十埃左右。如圖2所示，在隧穿氧化層106上形成第一導(dǎo)電層108,所述第一導(dǎo)電層108的材質(zhì)例如是摻雜多晶硅，其形成的方法例如是低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD),以硅甲烷為氣體源沉積一層多晶硅層后，再進(jìn)行摻雜植入制作工 藝，上述的沉積工藝的溫度為575°C~650°C ,壓力約0.3Torr 0.6Torr(lTorr=133.32Pa);接著，于第一導(dǎo)電層108上形成柵間介電層116,此柵間 介電層116的材質(zhì)例如是氧化硅、氧化硅/氮化硅或氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO);因快閃存儲(chǔ)器要求與浮置柵極接觸的氧化硅層須具備良好的電性， 以避免在正常電壓下，發(fā)生用來儲(chǔ)存電荷的浮置柵極發(fā)生漏電或是過早電崩 潰的問題；以柵間介電層116的材質(zhì)是氧化硅/氮化硅/氧化硅為例，以低壓化 學(xué)氣相沉積法(LPCVD)形成一層均勻的氧化硅層110,接著以低壓化學(xué)氣 相沉積法在氧化硅層110上形成氮化硅層112，然后再以低壓化學(xué)氣相沉積法 形成另一層氧化硅層114。然后，用化學(xué)氣相沉積法在柵間介電層116之上形成第二導(dǎo)電層118,第 二導(dǎo)電層118的材質(zhì)例如是摻雜復(fù)晶硅與金屬硅化物；用化學(xué)氣相沉積法在 第二導(dǎo)電層118上形成頂蓋層120,所述頂蓋層120的材料為氮化硅。如圖3所示，在頂蓋層120上形成光阻層(未示出)，經(jīng)過曝光、顯影工 藝，定義柵極圖形；以光阻層為掩膜，蝕刻頂蓋層120和第二導(dǎo)電層118,形 成控制柵極118a;繼續(xù)以光阻層為掩模蝕刻?hào)砰g介電層116、第一導(dǎo)電層108 及隧穿氧化層106，形成浮置柵極108a;由頂蓋層120、控制柵極118a、柵間 介電層116、浮置柵極108a及隧穿氧化層106構(gòu)成堆棧4冊(cè)極結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參照?qǐng)D4，灰化去除光阻層；以堆棧柵極結(jié)構(gòu)為掩^t,向堆棧柵^l結(jié)構(gòu) 兩側(cè)的有源區(qū)104的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)注入離子，形成源才及/漏才及122;然后， 與堆棧柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成間隙壁124;最后進(jìn)行后續(xù)金屬連線過程，形成快閃 存儲(chǔ)器。在如下申請(qǐng)?zhí)枮?00410033268的中國專利申請(qǐng)中，還可以發(fā)現(xiàn)更多與上 述技術(shù)方案相關(guān)的信息，該專利申請(qǐng)中也是用爐管氧化法形成隧穿氧化層?，F(xiàn)有的快閃存儲(chǔ)器的制造方法中，形成隧穿氧化層時(shí)，通常使用爐管熱 氧化法，由于爐管熱氧化法是氧氣分子或水分子與半導(dǎo)體襯底表面的硅反應(yīng)， 反應(yīng)能力較弱，并且在隔離區(qū)邊緣的半導(dǎo)體襯底呈圓弧形的，因此造成隧穿氧化層的中間部分比邊緣部分厚，如圖5所示，用透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope, TEM)觀察用爐管熱氧化法形成的隧穿氧化層的中間部 分厚度H為104埃，而邊緣部分厚度H，為73埃，相差31埃，進(jìn)而會(huì)造成后續(xù)加 壓時(shí)邊緣部分容易被擊穿。為了解決上述問題，采用原位蒸汽產(chǎn)生(in-situ steam generation, ISSG) 氧化法。由于氧原子與半導(dǎo)體襯底表面的硅反應(yīng)，反應(yīng)能力強(qiáng)，形成的隧穿 氧化層致密，保型性好，因此，隧穿氧化層的中間部分和邊緣部分的厚度接 近。如圖6所示，用透射電子顯微鏡觀察用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法形成的遂穿 氧化層中間部分和邊緣部分的厚度相差0埃~5埃，圖中隧穿氧化層中間部分 的厚度L為97埃，邊緣部分的厚度L'為94埃，相差3埃。然而，原位蒸汽產(chǎn)生氧化法形成的隧穿氧化層雖然保型性好，但是半導(dǎo) 體襯底中的硅與隧穿氧化層中的氧化硅界面的懸掛鍵較多，進(jìn)而產(chǎn)生界面陷 阱。當(dāng)在半導(dǎo)體襯底加電壓把浮置柵極里的電荷擦除時(shí)，由于在半導(dǎo)體襯底 中的硅與隧穿氧化層中的氧化硅界面有界面陷阱，而造成浮置柵極里的電荷 在經(jīng)過半導(dǎo)體襯底中的硅與隧穿氧化層中的氧化硅界面時(shí)被界面陷阱陷住， 無法順利地擦除。因此，用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法形成的隧穿氧化層擦除速率 比較慢。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決的問題是提供一種隧穿氧化層的制作方法及快閃存儲(chǔ)器的制 作方法，防止隧穿氧化層擦除速率比較慢。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種隧穿氧化層的制作方法，包括下列步驟用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法在半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；對(duì)隧穿氧化層 進(jìn)行退火。可選的，所述原位蒸汽產(chǎn)生氧化法所需的壓力為3Torr 15Torr,溫度為 900°C~1100°C,時(shí)間為10秒 100秒。所述原位蒸汽產(chǎn)生氧化法所需的氣體是 H2和02。所述H2和02的比例為3/10~1/1 。所述H2的流量為3SLM 20SLM, 02的流量為3SLM 20SLM?？蛇x的，所述退火方式為爐管退火。退火溫度為900°C~1100°C,退火時(shí) 間為10分鐘~200分鐘。退火所需的氣體為N2。所述N2流量為3SLM 20SLM。可選的，所述隧穿氧化層的厚度為30埃 150埃。本發(fā)明提供一種快閃存儲(chǔ)器的制作方法，包括下列步驟用原位蒸汽產(chǎn) 生氧化法在半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火；于退火 后的隧穿氧化層上依次形成控制柵極和浮置柵極；于柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底 內(nèi)形成源極/漏極；進(jìn)行金屬連線，形成快閃存儲(chǔ)器?？蛇x的，形成控制柵極和浮置柵極的步驟還包括于隧穿氧化層上依次 形成第一導(dǎo)電層、柵間介電層、第二導(dǎo)電層和頂蓋層；于頂蓋層上形成圖案 化光阻層，定義柵極；以光阻層為掩模，蝕刻頂蓋層、第二導(dǎo)電層、柵間介 電層、第一導(dǎo)電層和隧穿氧化層，形成控制柵極和浮置柵極。本發(fā)明提供一種隧穿氧化層的制作方法，包括下列步驟用原位蒸汽產(chǎn) 生氧化法在半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；于隧穿氧化層上依次形成控制柵 極和浮置柵極；在形成控制柵極和浮置柵極后，對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火?？蛇x的，所述原位蒸汽產(chǎn)生氧化法所需的壓力為3Torr 15Torr,溫度為 900°C~1100°C，時(shí)間為10秒 100秒。所述原位蒸汽產(chǎn)生氧化法所需的氣體是 H2和02。所述H2和02的比例為3/10~1/1 。所述H2的流量為3SLM 20SLM, 02的流量為3SLM 20SLM?？蛇x的，所述退火方式為爐管退火。退火溫度為900°C 1100°C,退火時(shí)間為10分鐘~200分鐘。退火所需的氣體為N2。所述N2流量為3SLM 20SLM。 可選的，所述隧穿氧化層的厚度為30埃 150埃?？蛇x的，形成控制柵極和浮置柵極的步驟還包括于隧穿氧化層上依次 形成第一導(dǎo)電層、柵間介電層、第二導(dǎo)電層和頂蓋層；于頂蓋層上形成圖案 化光阻層，定義柵極；以光阻層為掩模，蝕刻頂蓋層、第二導(dǎo)電層、柵間介 電層、第一導(dǎo)電層和隧穿氧化層，形成控制柵極和浮置柵極。本發(fā)明提供一種快閃存儲(chǔ)器的制作方法，包括下列步驟用原位蒸汽產(chǎn) 生氧化法在半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；于隧穿氧化層上依次形成控制柵 極和浮置柵極；在形成控制柵極和浮置柵極后，對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火；于 柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源極/漏極；進(jìn)行金屬連線，形成快閃存儲(chǔ)器。可選的，形成控制柵極和浮置柵極的步驟還包括于隧穿氧化層上依次 形成第一導(dǎo)電層、柵間介電層、第二導(dǎo)電層和頂蓋層；于頂蓋層上形成圖案 化光阻層，定義柵極；以光阻層為掩模，蝕刻頂蓋層、第二導(dǎo)電層、柵間介 電層、第一導(dǎo)電層和隧穿氧化層，形成控制柵極和浮置柵極。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案具有以下優(yōu)點(diǎn)用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法在半 導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層，然后在隧穿氧化層上形成控制柵極和浮置柵極 之前或之后，對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火，使隧穿氧化層中的氧化硅與半導(dǎo)體襯 底界面附近的硅的懸掛鍵終結(jié)，進(jìn)而達(dá)到提高隧穿氧化層擦除速率。


圖1至圖4是現(xiàn)有制作快閃存儲(chǔ)器的示意圖；圖5是現(xiàn)有用爐管熱氧化法形成隧穿氧化層的透射電子顯微鏡圖；圖6是現(xiàn)有用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法形成隧穿氧化層的透射電子顯微鏡圖；圖7是本發(fā)明形成隧穿氧化層的第一實(shí)施例流程圖；圖8是本發(fā)明形成快閃存儲(chǔ)器的第一實(shí)施例流程圖；圖9至圖14是本發(fā)明制作快閃存儲(chǔ)器的第一實(shí)施例示意圖； 圖15是本發(fā)明形成隧穿氧化層的第二實(shí)施例流程圖； 圖16是本發(fā)明形成快閃存儲(chǔ)器的第二實(shí)施例流程圖； 圖17至圖22是本發(fā)明制作快閃存儲(chǔ)器的第二實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法在半導(dǎo)體村底上形成隧穿氧化層，然后在 隧穿氧化層上形成控制柵極和浮置柵極之前或之后，對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火， 使隧穿氧化層中的氧化硅與半導(dǎo)體襯底界面附近的硅的懸掛鍵終結(jié)，進(jìn)而達(dá) 到提高隧穿氧化層擦除速率。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。實(shí)施例一圖7是本發(fā)明形成隧穿氧化層的第一實(shí)施例流程圖。如圖7所示，執(zhí)行 步驟S101,用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法在半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；執(zhí)行步 驟S102,對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火。圖8是本發(fā)明形成快閃存儲(chǔ)器的第一實(shí)施例流程圖。如圖8所示，執(zhí)行 步驟S301，用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法在半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；執(zhí)行步 驟S302,對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火；執(zhí)行步驟S303,于退火后的隧穿氧化層上 依次形成控制柵極和浮置柵極；執(zhí)行步驟S304,于柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體村底內(nèi) 形成源極/漏極；執(zhí)行步驟S305,進(jìn)行金屬連線，形成快閃存儲(chǔ)器。圖9至圖14是本發(fā)明制作快閃存儲(chǔ)器的實(shí)施例示意圖。如圖9所示，提 供包含隔離區(qū)202及位于隔離區(qū)202之間的有源區(qū)204的半導(dǎo)體襯底200;接 著，在有源區(qū)204的半導(dǎo)體村底200上用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法形成隧穿氧化 層206;將帶有隧穿氧化層206的半導(dǎo)體襯底200放入爐管205內(nèi)，對(duì)隧穿氧化層206進(jìn)行退火，使隧穿氧化層206中的氧化硅與半導(dǎo)體襯底200界面附 近的硅的懸掛鍵終結(jié)。本實(shí)施例中，所述原位蒸汽產(chǎn)生氧化法所需的壓力為3Torr 15Torr,具體 例如3Torr、5Torr、8Torr、10Torr、12Torr或15Torr等；所需溫度為900。C 1100。C ， 具體溫度例如900°C、 950°C、 1000°C、 1050。C或IIO(TC等；氧化時(shí)間為10 秒 100秒，具體時(shí)間為10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、60秒、70秒、 80秒、90秒或100秒等。所述原位蒸汽產(chǎn)生氧化法所需的氣體是112和02。所述H2: 02=3: 10~10: 10,具體例如H2: 02=3: 10、 H2: 02=4: 10、 H2: 02=5: 10、 H2: 02=6: 10、 H2: 02=7: 10、 H2: 02=8: 10、 H2: 02=9: 10或H2: O2=10: 10等；所述 H2的流量為3SLM 20SLM,具體例如3SLM、5SLM、 10SLM、 15SLM或20SLM 等；02的流量為3SLM 20SLM,具體例如3SLM、 5SLM、 10SLM、 15SLM 或20SLM等。本實(shí)施例中，所述對(duì)隧穿氧化層206進(jìn)行退火時(shí)，爐管內(nèi)退火溫度為 900。C 1100。C,具體溫度例如900。C、 950°C、 1000°C、 1050。C或IIO(TC等; 退火時(shí)間為10分鐘 200分鐘，具體例如10分鐘、20分鐘、40分鐘、60分 鐘、80分鐘、100分鐘、120分鐘、140分鐘、160分鐘、180分鐘或200分 鐘等；爐管退火所需的氣體為N2，所述N2流量為3SLM 20SLM,具體例如 3SLM、 4SLM、 5SLM、 6SLM、 7SLM、 8SLM、 9SLM、 10SLM、 IISLM、 12SLM、 13SLM、 14SLM、 15SLM、 16SLM、 17SLM、 18SLM、 19SLM或 20SLM等。本實(shí)施例中，所述隧穿氧化層206的厚度為30埃~150埃，具體例如30 埃、50埃、70埃、90埃、100埃、110埃、130埃或150埃等。如圖10所示，將帶有隧穿氧化層206的半導(dǎo)體襯底200從爐管205中取 出；然后在隧穿氧化層206上形成第一導(dǎo)電層208,其材料例如是摻雜多晶硅，形成第一導(dǎo)電層208的方法例如是利用化學(xué)氣相沉積法形成一層未摻雜多晶硅層后，進(jìn)行離子摻雜步驟而形成；然后再于第一層電層208上形成柵間介 電層216,柵間介電層216的材料例如是氧化硅、氧化硅/氮化硅或氧化硅/氮 化硅/氧化硅(ONO)等，形成方法例如是低壓化學(xué)氣相沉積法；用化學(xué)氣相 沉積法在柵間介電層216上形成第二導(dǎo)電層218,第二導(dǎo)電層218的材料例如 是摻雜多晶硅或金屬硅化物；用化學(xué)氣相沉積法在第二導(dǎo)電層218上形成頂同蝕刻選擇性，例如氮化硅。本實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層208的厚度為500埃~1500埃，具體例如500 埃、600埃、700埃、800埃、900埃、1000埃、1100埃、1200埃、1300埃、 1400埃或1500埃等。本實(shí)施例中，柵間介電層216的材料為氧化硅/氮化硅/氧化硅，其中第一 層氧化硅210的厚度為50埃~70埃，具體為50埃、60?；?0埃等，優(yōu)選60 埃；氮化硅212的厚度為60埃 80埃，具體例如60埃、70?；?0埃等，優(yōu) 選70埃；第二層氧化硅214的厚度為50埃 70埃，具體為50埃、60埃或70 埃等，優(yōu)選60埃。第二導(dǎo)電層218的厚度為1500埃~2500埃，具體例如1500埃、1600埃、 1800埃、2000埃、2200埃、2400埃或2500埃等。本實(shí)施例中，頂蓋層220的厚度為1000埃~2000埃，具體厚度為1000 埃、1200埃、1400埃、1500埃、1600埃、1800?；?000埃等。請(qǐng)參照?qǐng)D11,用旋涂法在頂蓋層220上形成第一光阻層(未圖示)，經(jīng)過 曝光顯影工藝，定義柵極圖形；以第一光阻層為掩模，蝕刻頂蓋層220和第 二導(dǎo)電層218，將蝕刻后的第二導(dǎo)電層218作為控制4冊(cè)才及218a;同時(shí)繼續(xù)以 光阻層為掩模，蝕刻?hào)砰g介電層216、第一導(dǎo)電層208與隧穿氧化層206至露出半導(dǎo)體村底，將蝕刻后的第 一導(dǎo)電層208作為浮置柵極208a;由頂蓋層220、 控制柵極218a、柵間介電層216、浮置柵極208a及隧穿氧化層206構(gòu)成堆棧 柵極結(jié)構(gòu)。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D12,灰化去除第一光阻層；以堆棧柵極結(jié)構(gòu)為掩模，向 堆棧柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的有源區(qū)204的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)注入離子，接著進(jìn)行退 火工藝，形成源極221/漏極222;然后，于堆棧柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成間隙壁224， 間隙壁224的形成步驟例如先形成一層絕緣層(未圖示)，此絕緣層的材料為 蝕刻選擇性與后續(xù)形成的內(nèi)層介電層具有不同蝕刻選擇性，例如氮化硅，然 后利用非等向性蝕刻法移除部分絕緣層，于堆棧柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成間隙壁 224。如圖13所示，用化學(xué)氣相沉積法在半導(dǎo)體襯底200及堆棧柵極結(jié)構(gòu)上形 成層間介電層226，層間介電層226的材料可以是硼磷硅玻璃(BPSG)或磷 硅玻璃(PSG)等；在層間介電層226上旋涂第二光阻層(未圖示)，經(jīng)過曝 光及顯影工藝后，定義接觸孔圖形，與漏極222對(duì)應(yīng)；以第二光阻層為掩模， 蝕刻層間介電層226露出漏極222,形成接觸孔；灰化法去除第二光阻層；沿 接觸孔向半導(dǎo)體襯底200中注入離子，形成摻雜區(qū)227。金屬層228,本實(shí)施例中，導(dǎo)電金屬層228的材料為鴒；然后，用化學(xué)機(jī)械拋 光法平坦化導(dǎo)電金屬層至露出層間介電層226,形成金屬插塞；接著，再于金 屬插塞和層間介電層226上形成導(dǎo)線層230,與金屬插塞電性連接，導(dǎo)線230 的形成方法是層間介電層226及金屬插塞上形成導(dǎo)電層(未圖示)后，進(jìn)行 微影蝕刻步驟而形成條狀的導(dǎo)線230。 實(shí)施例二圖15是本發(fā)明形成隧穿氧化層的第二實(shí)施例流程圖。如圖15所示，執(zhí) 行步驟S201,用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法在半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；執(zhí)行步驟S202,于隧穿氧化層上依次形成控制柵極和浮置柵極；執(zhí)行步驟S203, 在形成控制柵極和浮置柵極后，對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火。圖16是本發(fā)明形成快閃存儲(chǔ)器的第二實(shí)施例流程圖。如圖16所示，執(zhí) 行步驟S401，用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法在半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；執(zhí)行 步驟S402,于隧穿氧化層上依次形成控制柵極和浮置柵極；執(zhí)行步驟S403, 在形成控制柵極和浮置柵極后，對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火；執(zhí)行步驟S404,于 柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源極/漏極；執(zhí)行步驟S405,進(jìn)行金屬連線，形 成快閃存儲(chǔ)器。圖17至圖22是本發(fā)明制作快閃存儲(chǔ)器的第二實(shí)施例示意圖。如圖17所 示，提供包含隔離區(qū)302及位于隔離區(qū)302之間的有源區(qū)304的半導(dǎo)體襯底 300;接著，在有源區(qū)304的半導(dǎo)體襯底300上用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法形成隧 穿氧化層306。本實(shí)施例中，所述原位蒸汽產(chǎn)生氧化法所需的壓力為3Torr 15Torr,具體 例如3Torr、 4Torr、 5Torr、 6Torr、 7Torr、 8Torr、 9Torr、 10Torr、 11Torr、 12Torr、 13Torr、 14Torr或15Torr等；所需溫度為900。C 1100。C ,具體溫度例如900°C、 950°C、 1000°C、 1050。C或1100。C等；氧化時(shí)間為10秒~100秒，具體時(shí)間例 如10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、60秒、70秒、80秒、90秒或100秒 等。所述原位蒸汽產(chǎn)生氧化法所需的氣體是112和02。所述H2: 02=3: 10~10: 10,具體例如H2: 02=3: 10、 H2: 02=4: 10、 H2: 02=5: 10、 H2: 02=6: 10、 H2: 02=7: 10、 H2: 02=8: 10、 H2: 02=9: 10或H2: O2=10: 10等；所述 H2的流量為3SLM 20SLM,具體例如3SLM、 5SLM、 10SLM、 15SLM或20SLM 等；02的流量為3SLM 20SLM,具體例如3SLM、 5SLM、 10SLM、 15SLM 或20SLM等。本實(shí)施例中，所述隧穿氧化層306的厚度為30埃~150埃，具體例如30埃、50埃、70埃、90埃、100埃、110埃、130?；?50埃等。如圖18所示，在隧穿氧化層306上形成第一導(dǎo)電層308,其材料例如是 摻雜多晶硅，形成第一導(dǎo)電層308的方法例如是利用化學(xué)氣相沉積法形成一 層未摻雜多晶硅層后，進(jìn)行離子摻雜步驟而形成；然后再于第一層電層308 上形成柵間介電層316，柵間介電層316的材料例如是氧化硅、氧化硅/氮化 硅或氧化硅/氮化硅/氧化硅(0N0 )等，形成方法例如是低壓化學(xué)氣相沉積法； 用化學(xué)氣相沉積法在柵間介電層316上形成第二導(dǎo)電層318,第二導(dǎo)電層318 的材料例如是摻雜多晶硅或金屬硅化物；用化學(xué)氣相沉積法在第二導(dǎo)電層318 上形成頂蓋層320,頂蓋層320的材料具有蝕刻選擇性與后續(xù)形成的內(nèi)層介電 層具有不同蝕刻選擇性，例如氮化硅。本實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層308的厚度為500埃~1500埃，具體例如500 埃、600埃、700埃、800埃、900埃、1000埃、1100埃、1200埃、1300埃、 1400?；?500埃等。本實(shí)施例中，柵間介電層316的材料為氧化硅/氮化硅/氧化硅，其中第一 層氧化硅310的厚度為50埃 70埃，具體為50埃、60?；?0埃等，優(yōu)選60 埃；氮化硅312的厚度為60埃 80埃，具體例如60埃、70埃或80埃等，優(yōu) 選70埃；第二層氧化硅314的厚度為50埃~70埃，具體為50埃、60?；?0 埃等，優(yōu)選60埃。第二導(dǎo)電層318的厚度為1500埃 2500埃，具體例如1500埃、1600埃、 1800埃、2000埃、2200埃、2400埃或2500埃等。本實(shí)施例中，頂蓋層320的厚度為1000埃~2000埃，具體厚度為1000 埃、1200埃、1400埃、1500埃、1600埃、1800埃或2000埃等。請(qǐng)參照?qǐng)D19,用旋涂法在頂蓋層320上形成第一光阻層(未圖示)，經(jīng)過 曝光顯影工藝，定義柵極圖形；以第一光阻層為掩模，蝕刻頂蓋層320和第二導(dǎo)電層318,將蝕刻后的第二導(dǎo)電層318作為控制柵極318a;同時(shí)繼續(xù)以 光阻層為掩模，蝕刻?hào)砰g介電層316、第一導(dǎo)電層308與隧穿氧化層306至露 出半導(dǎo)體襯底，將蝕刻后的第一導(dǎo)電層308作為浮置柵極308a;由頂蓋層320、 控制柵極318a、柵間介電層316、浮置柵極308a及隧穿氧化層306構(gòu)成堆棧 柵極結(jié)構(gòu)；灰化去除第一光阻層；然后，將帶有各膜層的半導(dǎo)體襯底300放 入爐管305內(nèi)，對(duì)隧穿氧化層306進(jìn)行退火，使隧穿氧化層306中的氧化珪 與半導(dǎo)體襯底300界面附近的硅的懸掛鍵終結(jié)。本實(shí)施例中，所述對(duì)隧穿氧化層306進(jìn)行退火時(shí)，爐管內(nèi)退火溫度為 900。C 1100。C,具體溫度例如900。C、 950°C、 1000°C、 1050。C或1100。C等； 退火時(shí)間為10分鐘 200分鐘，具體例如10分鐘、20分鐘、40分鐘、60分 鐘、80分鐘、100分鐘、120分鐘、140分鐘、160分鐘、180分鐘或200分 鐘等；爐管退火所需的氣體為N2，所述N2流量為3SLM 20SLM,具體例如 3SLM、 4SLM、 5SLM、 6SLM、 7SLM、 8SLM、 9SLM、 IOSLM、 IISLM、 12SLM、 13SLM、 14SLM、 15SLM、 16SLM、 17SLM、 18SLM、 19SLM或 20SLM等。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D20,將帶有各膜層的半導(dǎo)體襯底300從爐管中取出；接 著，以堆棧柵極結(jié)構(gòu)為掩模，向堆棧柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的有源區(qū)304的半導(dǎo)體襯 底300內(nèi)注入離子，接著進(jìn)行退火工藝，形成源極321/漏極322;然后，于堆 棧棚4及結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成間隙壁324,間隙壁324的形成步驟例如先形成一層絕》彖 層(未圖示)，此絕緣層的材料為蝕刻選擇性與后續(xù)形成的內(nèi)層介電層具有不 同蝕刻選擇性，例如氮化硅，然后利用非等向性蝕刻法移除部分絕緣層，于 堆棧沖冊(cè)才及結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成間隙壁324。如圖21所示，用化學(xué)氣相沉積法在半導(dǎo)體襯底300及堆棧柵極結(jié)構(gòu)上形 成層間介電層326，層間介電層326的材料可以是硼磷硅玻璃(BPSG)或磷 硅玻璃(PSG)等；在層間介電層326上旋涂第二光阻層(未圖示)，經(jīng)過曝光及顯影工藝后，定義接觸孔圖形，與漏極322對(duì)應(yīng)；以第二光阻層為掩模， 蝕刻層間介電層326露出漏極322,形成接觸孔；灰化法去除第二光阻層；沿 接觸孔向半導(dǎo)體襯底300中注入離子，形成摻雜區(qū)327。如圖22所示，用化學(xué)氣相沉積法在層間介電層326及接觸孔內(nèi)形成導(dǎo)電 金屬層328,本實(shí)施例中，導(dǎo)電金屬層328的材料為鎢；然后，用化學(xué)機(jī)械拋 光法平坦化導(dǎo)電金屬層至露出層間介電層326,形成金屬插塞；接著，再于金 屬插塞和層間介電層326上形成導(dǎo)線層330,與金屬插塞電性連接，導(dǎo)線330 的形成方法是層間介電層326及金屬插塞上形成導(dǎo)電層(未圖示)后，進(jìn)行 微影蝕刻步驟而形成條狀的導(dǎo)線330。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何 本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和 修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種隧穿氧化層的制作方法，其特征在于，包括下列步驟用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法在半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述原位蒸汽 產(chǎn)生氧化法所需的壓力為3Torr 15Torr,溫度為900。C 1100。C，時(shí)間為10 秒~100秒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述原位蒸汽 產(chǎn)生氧化法所需的氣體是H2和02。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述112和02 的比例為3/10-1/1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述H2的流量 為3SLM 20SLM, 02的流量為3SLM 20SLM。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述退火方式 為爐管退火。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于退火溫度為 900°C~1100°C,退火時(shí)間為10分鐘~200分鐘。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于退火所需的氣 體為N2。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述N2流量為 3SLM 20SLM。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述隧穿氧化 層的厚度為30埃 150埃。
11. 一種快閃存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，包括下列步驟 用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法在半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火；于退火后的隧穿氧化層上依次形成控制柵極和浮置柵極； 于柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源極/漏極； 進(jìn)行金屬連線，形成快閃存儲(chǔ)器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述快閃存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于形成控制柵極 和浮置柵極的步驟還包括于隧穿氧化層上依次形成第一導(dǎo)電層、柵間介電層、第二導(dǎo)電層和頂蓋層； 于頂蓋層上形成圖案化光阻層，定義柵極；以光阻層為掩模，蝕刻頂蓋層、第二導(dǎo)電層、柵間介電層、第一導(dǎo)電層和 隧穿氧化層，形成控制柵極和浮置柵極。
13. —種隧穿氧化層的制作方法，其特征在于，包括下列步驟 用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法在半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層； 于隧穿氧化層上依次形成控制柵極和浮置柵極；在形成控制柵極和浮置柵極后，對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述原位蒸汽 產(chǎn)生氧化法所需的壓力為3Torr 15Torr,溫度為900。C 1100。C ,時(shí)間為10 秒~100秒。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述原位蒸汽 產(chǎn)生氧化法所需的氣體是112和02。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述112和02 的比例為3/10-1/1。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述H2的流 量為3SLM 20SLM, 02的流量為3SLM 20SLM。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述退火方式 為爐管退火。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于退火溫度為 900°C 1100°C,退火時(shí)間為10分鐘 200分鐘。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于退火所需的氣 體為N2。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述N2流量 為3SLM 20SLM。
22. 根據(jù)權(quán)利要求13所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述隧穿氧化 層的厚度為30埃 150埃。
23. 根據(jù)權(quán)利要求13所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于形成控制柵極 和浮置4冊(cè)極的步驟還包括于隧穿氧化層上依次形成第一導(dǎo)電層、柵間介電層、第二導(dǎo)電層和頂蓋層； 于頂蓋層上形成圖案化光阻層，定義柵極；以光阻層為掩模，蝕刻頂蓋層、第二導(dǎo)電層、柵間介電層、第一導(dǎo)電層和 隧穿氧化層，形成控制柵極和浮置柵極。
24. —種快閃存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，包括下列步驟 用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法在半導(dǎo)體村底上形成隧穿氧化層； 于隧穿氧化層上依次形成控制柵極和浮置柵極；在形成控制柵極和浮置柵極后，對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火； 于柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源極/漏極； 進(jìn)行金屬連線，形成快閃存儲(chǔ)器。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述快閃存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于形成控制柵極 和浮置柵極的步驟還包括于隧穿氧化層上依次形成第一導(dǎo)電層、柵間介電層、第二導(dǎo)電層和頂蓋層； 于頂蓋層上形成圖案化光阻層，定義柵極；以光阻層為掩模，蝕刻頂蓋層、第二導(dǎo)電層、柵間介電層、第一導(dǎo)電層和隧穿氧化層，形成控制柵極和浮置柵極。
全文摘要
一種隧穿氧化層的制作方法，包括下列步驟用原位蒸汽產(chǎn)生氧化法在半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火。還提供一種快閃存儲(chǔ)器的制作方法。本發(fā)明對(duì)隧穿氧化層進(jìn)行退火，使隧穿氧化層中的氧化硅與半導(dǎo)體襯底界面附近的硅的懸掛鍵終結(jié)，進(jìn)而達(dá)到提高隧穿氧化層擦除速率。
文檔編號(hào)H01L21/8247GK101330013SQ200710042350
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者代培剛, 宋化龍, 靜 林, 虞肖鵬 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司