专利名称：在sonos技术中提升自对准孔模块工艺窗口的方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路制造领域。
背景技术：
目前比较先进SONOS(硅氮氧化物硅)自对准空模块的膜层结构通常由未搀杂氧化膜，磷酸玻璃组成(图2)。其优点在于通过引入磷酸玻璃这种特殊的金属前介电质和特殊的干法刻蚀工艺，使其具有磷酸玻璃对未搀杂氧化膜的高选择比，省略掉了传统工艺中所必须的氮化物刻蚀阻挡层，从而进一步的縮小了芯片面积，提高了产品的集成度。但是这种结构所带来的"花苞状外壳"给整个工艺模块带来了极大的挑战。为了满足需求必须对其他的重要工艺步骤如金属栅尺寸，侧墙介质膜厚，金属前介电质厚度，自对准空尺寸等进行非常苛刻的工艺控制。显然要提高整个模块的工艺窗口是非常具有挑战性的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构和方法，避免由于磷酸玻璃作为PMD层间膜介质时所引入的"花苞状外壳"(f lower pattern)所带来的一系列工艺难点，从而大大提升整个模块的工艺窗口。 为了解决以上技术问题，本发明提供了一种在SONOS技术中提升自对准孔模块工艺窗口的结构，包括浅沟道隔离和自对准孔刻蚀(SACE)两个模块的膜层结构，采用未搀杂氧化膜作为层间膜介质，采用磷酸玻璃作为场区隔离介质。 因为本发明采用未搀杂氧化膜作为PMD层间膜介质，采用磷酸玻璃作为场区隔离介质，引入氧化膜加上氮化膜来消除磷酸玻璃中的P元素外扩散对器件的影响，同时利用特殊的刻蚀工艺使得在进行自对准孔刻蚀时具有未搀杂氧化膜对磷酸玻璃的高选择比。这样一来可以避免由于磷酸玻璃作为PMD层间膜介质时所引入的"花苞状外壳"(flowerpattern)所带来的一系列工艺难点，从而大大提升整个模块的工艺窗口 。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1是本发明实施例第一步的示意图；图2是本发明实施例第二步的示意图；图3是本发明实施例第三步的示意图；图4是本发明实施例第四步的示意图；图5是本发明实施例第五步的示意图；图6是本发明实施例第六步的示意图。
具体实施例方式
本发明的核心步骤为采用未搀杂氧化膜作为金属前介电质层间膜介质，采用磷酸
3玻璃作为场区隔离介质，引入氧化膜加氮化膜来消除磷酸玻璃中P元素外扩散对器件的影响，同时利用特殊的刻蚀工艺使得在进行自对准孔刻蚀时具有未搀杂氧化膜对浅沟道隔离STI磷酸玻璃的高选择比。这样一来可以避免由于磷酸玻璃作为金属前介电质层间膜介质时所引入的花苞状外壳(flower pattern)所带来的一系列工艺难点，从而大大提升整个模块的工艺窗口。 本发明的主要工艺流程(膜层结构和干法刻蚀工艺)包括第一步，在传统浅沟道隔离工艺长完第一层氧化物膜之后再生长一层氮化膜，作为防止后续磷酸玻璃的P元素扩散阻挡层；第二步，采用磷酸玻璃作为高密度等离子体化学气相沉积的材料，形成磷酸玻璃场区隔离；第三步，在前道工艺完成之后在硅片上淀积一层未搀杂氧化膜作为层间膜介质；第四步，进行化学机械抛光，到达一定的厚度；第五步，利用光刻做出接触孔的图形；第六步，利用特殊的干法工艺刻蚀自对准孔(具有未搀杂氧化膜对磷酸玻璃高选择比)。
所述未搀杂氧化膜层间膜介质，可以通过腔体淀积或是扩散炉生成获得的未搀杂氧化膜。所述磷酸玻璃可以通过薄膜淀积方法获得。所述干法刻蚀工艺关键特征主刻蚀具有磷酸玻璃对未搀杂氧化膜的高选择比，其主要工艺参数为
(1)上部电源功率0 2000w ;
(2)偏转功率:0 2000w ;
(3)压力:0 200mT ;
(4)氩气0 500sccm ;
(5)氧气0 500sccm ; (6)具有高选择比的碳氟系气体0 500sccm ;
(7)具有高选择比的碳氟氢系气体0 500sccm
(8)静电吸附盘(ESC)背部氦气压力0 20T。 所述高选择比的碳氟系气体可以包括C4F8或C4F6或C5F8。所述具有高选择比的
碳氟氢系气体可以包括F135。所述氧化膜加氮化膜可以通过薄膜淀积方法获得。 采用本发明中的新型工艺流程，使磷酸玻璃和未搀杂氧化膜的角色互换，采用未
搀杂氧化膜作为金属前介电质，磷酸玻璃作为场区隔离介质，同时引入具有未搀杂氧化膜
对磷酸玻璃高选择比的刻蚀工艺。为了防止磷酸玻璃作为场区隔离介质是P元素的扩散析
出，再浅沟道隔离STI模块引入氧化膜加氮化膜工艺，即采用氧化膜加上氮化膜，从而进行
有效的隔离。新工艺的优点在于，一)使用未搀杂氧化膜作为金属前介电质材料则完全规
避了磷酸玻璃引入的花苞状外壳现象，从而在根本上解决了由花苞状外壳带来的模块工艺
难点，大大提升了整个模块的工艺窗口。 二)新工艺的金属前介电质结构更加简单，提高工
艺产能。
权利要求
一种在SONOS技术中提升自对准孔模块工艺窗口的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一、在浅沟道隔离工艺长完第一层氧化物膜之后再生长一层氮化膜，作为防止后续磷酸玻璃的磷元素扩散阻挡层，淀积一层磷酸玻璃后进行化学机械抛光；步骤二、采用磷酸玻璃作为高密度等离子体化学气相沉积的材料，形成磷酸玻璃场区隔离利用光刻做出接触孔的图形；步骤三、在前道工艺完成之后在硅片上淀积一未搀杂氧化膜作为层间膜介质；步骤四、进行化学机械抛光；步骤五、利用光刻做出接触孔的图形；步骤六、利用具有未搀杂氧化膜对磷酸玻璃高选择比的干法工艺刻蚀自对准孔。
2. 根据权利要求1所述的在S0N0S技术中提升自对准孔模块工艺窗口的方法，其特征 在于，所述未搀杂氧化膜层间膜介质，通过腔体淀积或是扩散炉生成获得的未搀杂氧化膜。
3. 根据权利要求1所述的在S0N0S技术中提升自对准孔模块工艺窗口的方法，其特征 在于，所述磷酸玻璃通过薄膜淀积方法获得。
4. 根据权利要求1所述的在S0N0S技术中提升自对准孔模块工艺窗口的方法，其特征 在于，所述干法刻蚀工艺关键特征主刻蚀具有磷酸玻璃对未搀杂氧化膜的高选择比，其主 要工艺参数为(1) 上部电源功率0 2000W ;(2) 偏转功率:0 2000w ;(3) 压力:0 200mT ;(4) 氩气0 500sccm ;(5) 氧气0 500sccm ;(6) 具有高选择比的碳氟系气体0 500sccm ;(7) 具有高选择比的碳氟氢系气体0 500sccm;(8) 静电吸附盘背部氦气压力0 20T。
5. 根据权利要求1所述的在S0N0S技术中提升自对准孔模块工艺窗口的方法，其特征 在于，所述高选择比的碳氟系气体包括C4F8或C4F6或C5F8。
6. 根据权利要求1所述的在SONOS技术中提升自对准孔模块工艺窗口的方法，其特征 在于，所述具有高选择比的碳氟氢系气体包括F135。
7. 根据权利要求1所述的在SONOS技术中提升自对准孔模块工艺窗口的方法，其特征 在于，所述氧化膜加氮化膜通过薄膜淀积方法获得。
全文摘要
本发明公开了一种在SONOS技术中提升自对准孔模块工艺窗口的结构及其制作方法，其特征在于，包括浅沟道隔离和自对准孔刻蚀(SACE)两个模块的膜层结构，采用未搀杂氧化膜作为层间膜介质，采用磷酸玻璃作为场区隔离介质。本发明可以避免由于磷酸玻璃作为PMD层间膜介质时所引入的“花苞状外壳”(flower pattern)所带来的一系列工艺难点，从而大大提升整个模块的工艺窗口。
文档编号H01L21/768GK101740464SQ200810043938
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月18日 优先权日2008年11月18日
发明者王函 申请人:上海华虹Nec电子有限公司