[发明专利]用于减少硅损耗的方法

说明书

本发明公开了一种减少硅损耗的方法和通过该方法制造的产品。通过该方法，可修复在刻蚀过程中对有源区和多晶硅层造成的损伤，并且可使得有源区和多晶硅层中的硅不会被过多消耗。该方法包括：在衬底上形成有源区；在有源区上依次形成衬垫氧化物层、多晶硅层和氮化硅层；在有源区和多晶硅层中形成沟槽；对所述衬底进行氮气退火；沟槽表面上形成氧化物内衬；以及填充沟槽。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及在存储器的制造过程中用于减少多晶硅和有源区中的硅损耗的方法。

背景技术

ETOX闪存是一种类型的可擦除可编程只读存储器(EPROM)，其中包含薄的隧道氧化物结构，因此被称为“ETOX”(Electron Tunnel Oxide Device)闪存。

在ETOX闪存中，浮置栅(FG)用于存储电子以实现“1”或“0”。浮置栅通常由多晶硅形成。随着闪存的尺寸不断缩小，浮置栅长度和有源区(AA)宽度也不断缩小。因此浮置栅和有源区的尺寸对于ETOX闪存的特性具有很大影响。

图1A至图1E示出了现有技术中多晶硅和有源区的刻蚀和沟槽填充的流程图。

图1A示出在半导体衬底上形成有源区101之后，在有源区上依次形成衬垫氧化物层102、多晶硅层103和氮化硅层104。然后，如图1B所示，进行存储单元有源区刻蚀，以形成沟槽。接下来，如图1C所示，进行外围器件有源区刻蚀，以形成沟槽。通过如图1B和1C所示的刻蚀过程，使得多晶硅和有源区暴露出来。

然后，如图1D所述，在暴露的沟槽表面上形成氧化物内衬105。例如，该氧化物内衬105可通过炉管加热氧化来形成。最后，如图1E所示，进行高表面比(HARP)沉积工艺，从而在沟槽中填充氧化物。

然而，在当前工艺条件下，在由多晶硅层103形成浮置栅之前，裸露的多晶硅层103和有源区中的硅经常被氧消耗。尤其是在图1D和1E所示的氧化物沉积期间，多晶硅层103和有源区101中的硅损耗量很大。使得所形成的多晶硅层103和有源区101的实际尺寸与设计尺寸之间存在很大的误差。多晶硅层103和有源区中的硅损耗严重影响闪存的性能。

因此，需要一种在半导体的制造过程中能够减小多晶硅和有源区中暴露的硅的损耗的工艺方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种在半导体的制造过程中能够减小暴露的硅的损耗的工艺方法。

根据本发明的一个方面，提供一种制造半导体结构的方法，包括：在衬底上形成有源区；在有源区上依次形成衬垫氧化物层、多晶硅层和氮化硅层；在有源区和多晶硅层中形成沟槽；对衬底进行氮气退火；沟槽表面上形成氧化物内衬；以及填充沟槽。

在一个优选实施例中，对所述衬底进行氮气退火的工艺条件包括以下的一项或多项：氮气气氛；温度600－1000℃；以及退火时间20－40分钟。可通过炉管加热在沟槽表面上形成氧化物内衬。可通过对所述衬底进行氮气退火，在沟槽表面上形成氮化物。氮化物可用于控制所形成的氧化物内衬的厚度，从而减少有源区和多晶硅层中的硅损耗。沟槽可用于浅槽隔离。在有源区和多晶硅层中形成沟槽可包括形成用于隔离存储组件有源区的沟槽。在有源区和多晶硅层中形成沟槽可包括形成用于隔离外围器件的沟槽。填充沟槽包括在沟槽中填充氧化物。可通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、旋涂沉积、快速气相沉积、可流动膜沉积工艺填充沟槽。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

一方面，氮气退火工艺可修复在刻蚀过程中对有源区和多晶硅层造成的损伤。另一方面，在氮气退火期间，在有源区和多晶硅层的表面上将形成氮化物。该氮化物层可以在后续的氧化物沉积期间保护有源区和多晶硅层的侧壁，使得有源区和多晶硅层中的硅不会被过多消耗。

通过增加氮气退火工艺，氧化物内衬的厚度得以控制，进而增加了高表面比填充窗口的宽度，从而有利于深沟槽的充分填充。