[发明专利]用于选择性氮化工艺的方法与设备

说明书

技术领域

本发明的实施方式大体涉及制造半导体器件。更特定而言，本文所述的实施方式涉及利用改良的等离子体施加器制造浮动栅极(floating gate)NAND存储器器件与其他晶体管栅极结构。

背景技术

闪存(flash memory)(比如，NAND闪存器件)为广泛用于大容量存储(mass storage)应用中的常用非易失性(non-volatile)存储器类型。NAND闪存器件通常具有堆叠型(stacked type)栅极结构，其中隧道氧化物(tunnel oxide;TO)、浮动栅极(FG)、多晶硅层间(inter-poly)电介质(IPD)与控制栅极(CG)依次堆叠于半导体基板上。浮动栅极、隧道氧化物与下方的基板部分通常形成NAND闪存器件的单元(cell)(或存储器单位件(unit))。浅沟槽隔离(shallow trench isolation;STI)区设置于基板中各个单元之间，浅沟槽隔离(STI)区与隧道氧化物和浮动栅极相邻以使单元与相邻单元隔开。在NAND闪存器件的写入过程中，将正电压施加至控制栅极以从基板将电子拉入浮动栅极中。为了擦除NAND闪存器件的数据，将正电压施加至基板以从浮动栅极释放电子并让电子通过隧道氧化物。电子的流动被感测电路感测并产生“0”或“1”的结果信号（returns）作为电流指示符号(current indicator)。浮动栅极中的电子数量与“0”或“1”特征构成用于在NAND闪存器件中存储数据的基础。

通常通过隧道氧化物将浮动栅极与半导体基板隔离并通过多晶硅层间电介质将浮动栅极与控制栅极隔离，这可防止例如基板与浮动栅极或者浮动栅极与控制栅极之间的电子泄漏。为了使NAND闪存器件能够持续物理上缩放(scaling)，产业上已经利用氮化工艺以将氮并入浮动栅极的表面，以改善隧道氧化物的可靠性或抑制掺杂剂扩散出浮动栅极。然而，氮化工艺亦会非期望地将氮并入浅沟槽隔离区中。相邻浮动栅极结构之间的浅沟槽隔离区中并入的氮形成电荷泄漏路径，电荷泄漏路径会负面地影响最终器件性能。

因此，需要用于堆叠的材料的氮化作用的改良方法与设备。

发明内容

本发明大体提供利用远程等离子体源将等离子体的游离基团(radical)并入基板或半导体基板上的材料的方法与设备。在一个实施方式中，远程等离子体系统包括远程等离子体腔室、处理腔室和输送构件，远程等离子体腔室界定第一区，第一区用于产生包括离子与游离基团的等离子体，处理腔室界定第二区，第二区用于处理半导体器件，处理腔室包括进入口端口(inlet port)，进入口端口形成于处理腔室的侧壁中，进入口端口与第二区流体连通，输送构件用于从远程等离子体腔室输送等离子体物种至处理腔室，输送构件包括主体，主体在主体中界定纵向延伸通道，主体具有连接至第一区的第一端与连接至第二区的第二端，第二端与第一端相对，其中通道耦接至处理腔室的进入口端口，以致通道的纵轴相对于进入口端口的纵轴以约20度至约80度的角度相交。在一个实施方式中，输送构件进一步包括凸缘，凸缘在第二端处围绕主体的外表面延伸，凸缘的表面与处理腔室的侧壁的表面实质上齐平。

在另一个实施方式中，远程等离子体系统包括远程等离子体腔室、处理腔室与输送构件，远程等离子体腔室界定第一区，第一区用于产生包括离子与游离基团的等离子体，处理腔室界定第二区，第二区用于处理半导体器件，处理腔室包括进入口端口，进入口端口形成于处理腔室的侧壁中，进入口端口与第二区流体连通，输送构件设置在远程等离子体腔室与处理腔室之间，且输送构件具有与第一区与进入口端口流体连通的通道，输送构件被配置以致通道的纵轴相对于进入口端口的纵轴以约20度至约80度的角度相交。

在又另一个实施方式中，公开了用于在处理腔室的处理区中处理半导体器件的方法。该方法包括从远程等离子体源产生并流动等离子体物种至具有纵向通道的输送构件；从通道流动等离子体物种至形成于处理腔室的侧壁中的进入口端口，其中在一角度下将等离子体物种流动进入进入口端口以促进等离子体物种中离子的碰撞或离子与电子或带电颗粒的反应，以致在离子进入处理腔室的处理区之前从等离子体物种实质上消除离子；及选择性地将来自等离子体物种的原子游离基团并入半导体器件的硅区或多晶硅区。

附图说明