專利名稱：隧穿氧化層及快閃存儲器的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件制作工藝，尤其是一種隧穿氧化層(tunftd oxide) 的制作方法及含有所述隧穿氧化層的快閃存儲器的制作方法。
背景技術：
快閃存儲器是一類非易失性存儲器，即使在供電電源關閉后仍能保持片內 信息；在系統電可擦除和可重復編程，而不需要特殊的高電壓；快閃存儲器具 有成本低、密度大的特點。其獨特的性能使其廣泛地運用于各個領域，包括嵌 入式系統，如PC及外設、電信交換機、蜂窩電話、網絡互聯設備、儀器儀表和 汽車器件，同時還包括新興的語音、圖像、數據存儲類產品，如數字相機、數 字錄音機和個人數字助理。
快閃存儲器， 一般是被設計成具有堆棧式柵極(Stack-Gate)結構，此結構 包括隧穿氧化層、用來儲存電荷的多晶硅浮置柵極、氧化硅/氮化硅/氧化硅 (Oxide-Nitride-Oxide, ONO)結構的柵間介電層以及用來控制數據存取的多晶 硅控制4冊極。
現有在制作快閃存儲器過程中形成隧穿氧化層的工藝步驟如圖1所示，執 行步驟Sl,提供經過表面清洗的半導體襯底；執行步驟S2，將半導體襯底放入 爐管中，將爐管內的溫度升高至800°C~1000°C,通入流量為10SLM'(標準升/ 分) 15SLM的氧氣，對半導體襯底表面進行熱氧化，形成隧穿氧化層；執行步 驟S3,將爐管內氧氣抽去，并通入氮氣，在溫度為1000。C 1200。C時對隧穿氧 化層進行熱退火，提高隧穿氧化層的致密度。
4現有制作隧穿氧化層過程中，由于半導體襯底中存在雜質或缺陷，在對半 導體襯底進行表面清洗時，無法被去除，因此使半導體村底與隧穿氧化層的結
合力變差，4吏半導體器件的失效率提高，良品率降〗氐。如圖2所示，對不同批 次的形成有隧穿氧化層的晶圓進行檢測，失效率最高達到14%左右，而最低也 要達到4%左右。
發明內容
本發明解決的問題是提供一種隧穿氧化層及快閃存儲器的制作方法，防止 半導體器件失效率高。
本發明提供一種隧穿氧化層的制作方法，包括對半導體襯底進行退火； 在半導體襯底上形成隧穿氧化層。
可選的，所述退火方式為爐管退火。退火溫度為1000°C 1200°C,退火時間 為130分鐘 160分鐘。退火所需的氣體為氮氣。所述氮氣流量為10SLM 15SLM。 可選的，形成隧穿氧化層的方法為熱氧化法。所述隧穿氧化層的厚度為30 埃 150埃。
本發明提供一種快閃存儲器的制作方法，包括下列步驟對半導體襯底進 行退火；在半導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；于柵極兩側的半導體襯底內形成源極/漏極；進行金屬連線，形成 快閃存儲器。
可選的，所述退火方式為爐管退火。退火溫度為1000°C~1200°C，退火時間 為130分鐘 160分鐘。退火所需的氣體為氮氣。所述氮氣流量為10SLM 15SLM。
可選的，形成隧穿氧化層的方法為熱氧化法。所述隧穿氧化層的厚度為30 埃~150埃。
與現有技術相比，本發明具有以下優點在形成隧穿氧化層之前先對半導 體襯底進行退火，以消除半導體襯底中的雜質及缺陷，使后續形成的隧穿氧化 層與半導體襯底的結合能力增強，半導體器件的失效率降低，進而使良品率提
5高。
圖l是現有工藝形成隧穿氧化層的流程圖； 圖2是現有工藝形成的隧穿氧化層的失效率示意圖； 圖3是本發明形成隧穿氧化層的具體實施方式
流程圖； 圖4是本發明制作快閃存儲器的具體實施方式
流程圖； 圖5至圖9是本發明制作快閃存儲器的實施例示意圖； 圖IO是本發明形成的隧穿氧化層的失效率示意圖。
具體實施例方式
由于半導體村底中有雜質及缺陷，會影響隧穿氧化層的形成質量。因此， 本發明在形成隧穿氧化層之前先對半導體襯底進行退火，以消除半導體襯底中 的雜質及缺陷，使后續形成的隧穿氧化層與半導體襯底的結合能力增強，半導 體器件的失效率降低，進而使良品率提高。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。
圖3是本發明形成隧穿氧化層的具體實施方式
流程圖。如圖3所示，執行 步驟S101，對半導體襯底進行退火。
在半導體襯底上形成器件之前，先對酸石成溶液半導體襯底的表面進行清洗， 以去除油脂及金屬沾污。而酸堿溶液對半導體襯底內的雜質及缺陷不能進行清 除，因此，先將半導體襯底;^文入爐管內進行退火工藝，以去除這些雜質和缺陷。 其中，對半導體襯底退火采用的氣體為氮氣，所迷氮氣流量為10SLM~15SLM， 退火溫度為1000。C 1200。C,退火時間為130分鐘 160分鐘。
作為一個優選實施例，當氮氣的流量為12SLM時，退火溫度采用1070°C， 退火時間為150分鐘。
執行步驟S102，在半導體襯底上形成隧穿氧化層。底上用熱氧化法形成厚度為30埃~150埃的隧穿氧化 層；具體工藝為將爐管內氮氣抽去，并通入流量為10SLM-15SLM的氧氣， 使半導體襯底表面氧化，爐管內的溫度為800°C~1000°C，通入時間為130分鐘 ~160分鐘。
圖4是本發明制作快閃存儲器的具體實施方式
流程圖。如圖4所示，執行 步驟S201，對半導體襯底進行退火；執行步驟S202,在半導體襯底上形成隧穿 氧化層；執行步驟S203，于隧穿氧化層上依次形成控制柵極和浮置柵極；執行 步驟S204，于柵極兩側的半導體襯底內形成源極/漏極；執行步驟S205,進行金 屬連線，形成快閃存儲器。
圖5至圖9是本發明制作快閃存儲器的實施例示意圖。如圖5所示，提供 半導體襯底200;將半導體村底200放入爐管205內進行退火工藝，以去除半導 體襯底200內的雜質和缺陷。其中，對半導體襯底200退火采用的氣體為氮氣 204，所述氮氣204的流量為10SLM 15SLM，退火溫度為1000°C~1200°C,退 火時間為130分鐘 160分鐘。
作為本實施例的一個優選方案，采用氮氣的流量為12SLM，退火溫度采用 1070°C,退火時間為150分鐘。
如圖6所示，將爐管205內的氮氣204抽去，然后在爐管205內通入流量 為10SLM 15SLM的氧氣206,對退火后的半導體襯底200進行熱氧化法形成厚 度為30埃~150埃的隧穿氧化層202,退火所用的溫度為800°C~1000°C。
作為一個優選實施例，當在爐管內的溫度為90(TC時，通入流量^ 12SLM 的氧氣206，通入時間為150分鐘，此時，隧穿氧化層202的厚度及質量最佳， 其中厚度為118埃。
如圖7所示，將帶有隧穿氧化層202的半導體襯底200從爐管205中取出； 然后在隧穿氧化層206上形成第一導電層208,其材料例如是摻雜多晶硅，形成 第一導電層208的方法例如是利用化學氣相沉積法形成一層未摻雜多晶硅層后， 進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氣相沉積法；在柵間介電層216上形成 第二導電層218,第二導電層218的材料例如是摻雜多晶硅或金屬硅化物；用化 學氣相沉積法在第二導電層218上形成頂蓋層220，頂蓋層220的材料具有蝕刻 選擇性與后續形成的內層介電層具有不同蝕刻選捧性，例如氮化硅。
用旋涂法在頂蓋層220上形成第一光阻層(未圖示)，經過曝光顯影工藝， 定義柵極圖形；以第一光阻層為掩模，蝕刻頂蓋層220和第二導電層218,將蝕 刻后的第二導電層218作為控制柵極218a;同時繼續以光阻層為掩模，蝕刻柵 間介電層216、第一導電層208與隧穿氧化層206至露出半導體村底，將蝕刻后 的第一導電層208作為浮置4冊極208a;由頂蓋層220、控制沖冊極218a、 4冊間介 電層216、浮置柵極208a及隧穿氧化層206構成堆棧柵極結構。
接著，請參照圖8，灰化去除第一光阻層；以堆棧4冊極結構為掩模，向堆棧 柵極結構兩側的半導體襯底200內注入離子，接著進行退火工藝，形成源極221/ 漏極222;然后，于堆棧柵極結構兩側形成間隙壁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形成的 內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，于堆棧柵極結構側壁形成間隙壁224。
如圖9所示，用化學氣相沉積法在半導體襯底200及堆棧柵極結構上形成 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)，經過曝光及顯 影工藝后，定義接觸孔圖形，與漏極222對應；以第二光阻層為掩^f莫，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 半導體襯底200中注入離子，形成摻雜區227。用化學氣相沉積法在層間介電層 226及接觸孔內形成導電金屬層228，本實施例中，導電金屬層228的材料為鵠； 然后，用化學機械拋光法平坦化導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上形成導線層230，與金屬插塞電性連接，導線230的形成方法是層間介電層226及金屬插塞上形成導電層(未圖 示)后，進行^i:影蝕刻步驟而形成條狀的導線230。
圖IO是本發明形成的隧穿氧化層的失效率示意圖。用本發明的方法，先對 半導體襯底進行爐管退火，消除半導體襯底內的雜質及缺陷；然后，再用熱氧 化法氧化半導體襯底表面形成隧穿氧化層。由于半導體襯底中的雜質及缺陷被 去除，使隧穿氧化層與半導體襯底的結合能力增強，進而失效率降低。參考圖 10,對不同批次的形成有隧穿氧化層的晶圓進行;險測，失效率最高達到4%左右， 而最低僅為0.5%左右。
雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明并非限定于此。'任何本領 域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此 本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
權利要求
1.一種隧穿氧化層的制作方法，其特征在于，包括對半導體襯底進行退火；在半導體襯底上形成隧穿氧化層。
2. 根據權利要求1所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述道火方式為 爐管退火。
3. 根據權利要求2所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于退火溫度為 1000°C~1200°C，退火時間為130分鐘 160分鐘。
4. 根據權利要求3所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于退火所需的氣體 為氮氣。
5. 根據權利要求4所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于所述氮氣流量為 10SLM 15SLM。
6. 根據權利要求1所述隧穿氧化層的制作方法，其特征在于形成隧穿氧化層 的方法為熱氧化法。
7. 根據權利要求6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。
8. —種快閃存儲器的制作方法，其特征在于，包括下列步驟 對半導體襯底進行退火； 在半導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； 于柵極兩側的半導體村底內形成源才W漏極； ' 進行金屬連線，形成快閃存儲器。
9. 根據權利要求8所述快閃存儲器的制作方法，其特征在于所述退火方式為 爐管退火。
10. 根據權利要求9所述快閃存儲器的制作方法，其特征在于退火溫度為1000°C~1200°C,退火時間為130分鐘~160分4中。
11. 根據權利要求lO所述快閃存儲器的制作方法，其特征在于退火所需的氣體 為氮氣。
12. 根據權利要求11所述快閃存儲器的制作方法，其特征在于所述氮氣流量為 10SLM 15SLM。
13. 根據權利要求8所述快閃存儲器的制作方法，其特征在于形成隧穿氧化層 的方法為熱氧化法。
14. 根據權利要求13所述快閃存儲器的制作方法，其特征在于所述隧穿氧化層 的厚度為30埃 150埃。
全文摘要
本發明提出一種隧穿氧化層及快閃存儲器的制作方法，其中隧穿氧化層的制作方法，包括對半導體襯底進行退火；在半導體襯底上形成隧穿氧化層。本發明使隧穿氧化層與半導體襯底的結合能力增強，半導體器件的失效率降低，進而使良品率提高。
文檔編號H01L21/28GK101667539SQ20081004259
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月5日 優先權日2008年9月5日
發明者楊林宏, 健 牛, 田三河 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司