[发明专利]形成快闪存储器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造领域，尤其涉及形成快闪存储器的方法。

背景技术

快闪存储器是一类非易失性存储器，即使在供电电源关闭后仍能保持片内信息；在存储器电可擦除和可重复编程，而不需要特殊的高电压；快闪存储器具有成本低、密度大的特点。其独特的性能使其广泛地运用于各个领域，包括嵌入式系统，如PC及外设、电信交换机、蜂窝电话、网络互联设备、仪器仪表和汽车器件，同时还包括新兴的语音、图像、数据存储类产品，如数字相机、数字录音机和个人数字助理。

快闪存储器，一般是被设计成具有堆栈式栅极(Stack-Gate)结构，此结构包括隧穿氧化层、用来储存电荷的多晶硅浮置栅极、氧化硅/氮化硅/氧化硅(Oxide-Nitride-Oxide，ONO)结构的栅间绝缘层以及用来控制数据存取的多晶硅控制栅极。

现有快闪存储器的制作过程如图1至图4所示。参考图1，提供一半导体衬底100；用热氧化法在半导体衬底100上形成垫氧化层102，所述垫氧化层102的材料为二氧化硅；用化学气相沉积法在垫氧化层102上形成腐蚀阻挡层104，所述腐蚀阻挡层104的材料为氮化硅；用旋涂法在腐蚀阻挡层上形成光刻胶层(未图示)，经过曝光显影工艺，定义浅沟槽图形；以光刻胶层为掩膜，用干法刻蚀法刻蚀腐蚀阻挡层104、垫氧化层102和半导体衬底100，形成浅沟槽110。去除光刻胶层106；用热氧化法在浅沟槽的底部与侧壁形成衬氧化层108，所述衬氧化层108的材料一般为二氧化硅；通过用高密度等离子体化学气相沉积法(HDPCVD)或高深宽比工艺(HARP，High Aspect Ratio Process)在腐蚀阻挡层104上形成绝缘层112，且绝缘层112填充满浅沟槽110，所述绝缘层112的材料为二氧化硅。

如图2所示，对绝缘层112进行平坦化处理，如采用化学机械抛光工艺清除腐蚀阻挡层104上的绝缘层112。去除腐蚀阻挡层104和垫氧化层102，形成由浅沟槽110内的衬氧化层108及绝缘层112构成的浅沟槽隔离结构。

如图3所示，在浅沟槽隔离结构以外的半导体衬底100上形成隧穿氧化层120，隧穿氧化层120的材质是氧化硅或氧化硅-氮化硅-氧化硅(ONO)。传统形成隧穿氧化层120的工艺是热氧化法。

在隧穿氧化层120上形成第一多晶硅层，对第一多晶硅层进行光刻工艺、刻蚀工艺及研磨工艺，形成浮置栅极122。

如图4所示，用化学气相沉积法在浮置栅极122及浅沟槽隔离结构上形成栅间绝缘层124，用以栅极间的隔离，所述栅间绝缘层124为氧化硅-氮化硅-氧化硅。用化学气相沉积法在栅间绝缘层124上形成第二多晶硅层；刻蚀第二多晶硅层，形成控制栅极126。

现有形成快闪存储器工艺中在制作浅沟槽隔离结构时，1)由于刻蚀形成浅沟槽及在浅沟槽内填充绝缘层及去除腐蚀阻挡层和垫氧化层时一些工艺缺陷，导致浅沟槽隔离结构边缘容易产生凹陷；而在制作浮置栅极时，在浅沟槽隔离结构上会形成一层隧穿氧化层，但是隧穿氧化层的厚度比较薄，尤其在凹陷处只有60埃以下，因此在快闪存储器工作时，电子容易从凹陷处流入，造成漏电，影响半导体器件的电性能。2)由于半导体器件尺寸不断减小，浅沟槽隔离结构的尺寸也越来越小，使浮置栅极之间的间隔也越来越小(如图5所示)，造成后续浮置栅极与控制栅极之间的配合率。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种形成快闪存储器的方法，防止漏电流和浮置栅极与控制栅极间的配合率差。

为解决上述问题，本发明提供一种形成快闪存储器的方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有浅沟槽隔离结构；在半导体衬底上形成隧穿氧化层；在隧穿氧化层及浅沟槽隔离结构上形成高温氧化硅层；在高温氧化硅层上形成第一多晶硅层；刻蚀第一多晶硅层至露出高温氧化硅层，形成浮置栅极；在浮置栅极和浅沟槽隔离结构上形成栅间绝缘层；在栅间绝缘层上形成控制栅极。

可选的，所述高温为温度600℃～800℃。

可选的，形成高温氧化硅层的方法为化学气相沉积法。所述高温氧化硅层的厚度为50埃～70。所述隧穿氧化层的材料为二氧化硅。

可选的，所述隧穿氧化层的厚度为30埃～50埃。形成隧穿氧化层的方法为热氧化法。

可选的，所述栅间绝缘层的材料为氧化硅、氧化硅-氮化硅或氧化硅-氮化硅-氧化硅。所述栅间绝缘层的厚度为150埃～200埃。形成栅间绝缘层的方法为化学气相沉积。