闪存的形成方法
【专利摘要】一种闪存的形成方法，包括：提供工作台，其包括：反应室、及设有可打开保护盖的晶圆装载卸载室，反应室具有排气口、与排气口连接的管道、和管道连接的泵，管道上设有位于排气口下游、位于泵上游的控制阀，保护盖在打开状态下，反应室和晶圆装载卸载室直接相通；利用高温热氧化方法在形成有闪存栅极的晶圆上形成覆盖晶圆及栅极的氧化硅层，包括：向反应室内通入反应气体，控制阀和泵处于第一开启状态，以控制反应室内的压力，反应气体包括氧源气体和含氯硅源气体；形成氧化硅层之后，打开保护盖，使控制阀和泵处于第二开启状态，将晶圆由反应室搬送至晶圆装载卸载室。解决了现有闪存的数据保持力及耐久力性能不佳的问题。
【专利说明】闪存的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种闪存的形成方法。
【背景技术】
[0002]存储器为计算机系统的记忆设备，用来存放程序和数据。存储器大致可分为两大类:易失存储器和非易失存储器。易失存储器在系统关闭时立即失去存储在内的数据，它需要持续的电源供应以保持数据；非易失存储器在系统关闭或无电源供应时仍能保持数据，目前应用最为广泛的非易失存储器为闪存(Flash Memory)0对于闪存而言，数据保持力(Data Retention)、耐久力(Endurance)等是评价闪存可靠性的参数。
[0003]但是，现有闪存的数据保持力及耐久力性能不佳。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的问题是:现有闪存的数据保持力及耐久力性能不佳。
[0005]为解决上述问题，本发明提供了一种闪存的形成方法，包括:
[0006]提供工作台，所述工作台包括:反应室、及设有可打开保护盖的晶圆装载卸载室，所述反应室具有排气口、与所述排气口连接的管道、和所述管道连接的泵，所述管道上设有位于排气口下游、位于泵上游的控制阀，所述保护盖在打开状态下，所述反应室和晶圆装载卸载室直接相通，所述保护盖在关闭状态下，所述反应室和晶圆装载卸载室彼此隔离；
[0007]利用高温热氧化方法在形成有闪存栅极的晶圆上形成覆盖所述晶圆及栅极的氧化硅层，包括:向所述反应室内通入反应气体，所述控制阀和泵处于第一开启状态，以控制所述反应室内的压力，所述反应气体包括氧源气体和含氯硅源气体；
[0008]形成所述氧化硅层之后，打开所述保护盖，使所述控制阀和泵处于第二开启状态，将所述晶圆由所述反应室搬送至晶圆装载卸载室。
[0009]可选的，所述第二开启状态下的控制阀开度，是所述第一开启状态下的控制阀开
度的一倍至三倍。
[0010]可选的，所述第二开启状态下的控制阀开度为20%至40%。
[0011]可选的，所述氧源气体为02、N20中的一种或两种。
[0012]可选的，所述含氯硅源气体为SiH2Cl215
[0013]可选的，形成所述氧化硅层的工艺参数包括:所述反应室内的压力为250至500毫托。
[0014]可选的，形成所述氧化硅层的工艺参数包括:所述反应室内的温度为780至810摄氏度。
[0015]可选的，所述控制阀为蝶阀。
[0016]可选的，所述氧化硅层用于形成位于栅极周围的侧墙。
[0017]可选的，所述反应室为立式炉，所述晶圆装载卸载室位于反应室下方。
[0018]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:[0019]在将晶圆由反应室直接搬送至晶圆装载卸载室的期间，使控制阀和泵均处于开启状态，由于反应室和晶圆装载卸载室是相通的，泵可以同时抽走晶圆装载卸载室和反应室内的氯离子，使得晶圆存放在晶圆装载卸载室期间，晶圆不会暴露在氯离子环境下，因而不会有氯离子扩散至闪存内，提高了闪存的数据保持力及耐久力性能。
[0020]另外，在将晶圆由反应室搬送至晶圆装载卸载室期间，泵除了可以抽走氯离子之夕卜，还可以同时抽走氧化硅层形成过程中所产生的颗粒。这样一来，无需通入N2即可去除颗粒，避免闪存与颗粒接触，降低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是一种工作台的简化结构示意图；
[0022]图2是本发明的一个实施例中闪存的制作流程图。
【具体实施方式】
[0023]经大量研究分析发现，造成现有闪存数据保持力及耐久力性能不佳的原因为:
[0024]在用于制作闪存的晶圆上形成闪存栅极之后，需首先在一工作台内形成覆盖晶圆及栅极的氧化硅层，然后待晶圆在该工作台内冷却，再将该晶圆运送至下一工作台，在所述下一工作台内对所述氧化硅层进行回刻，以在闪存栅极的周围形成侧墙。如图1所示，用于形成所述氧化硅层的工作台I包括:反应室10、及设有可打开保护盖210的晶圆装载卸载室20，反应室10具有排气口(未标识)、与排气口连接的管道220、和管道220连接的泵230，管道220上设有位于排气口下游、位于泵230上游的控制阀240，保护盖210在打开状态下，反应室10和晶圆装载卸载室20直接相通，保护盖210在关闭状态下，反应室10和晶圆装载卸载室20彼此隔离。
[0025]利用高温热氧化(High Temperature Oxidation,简称HT0)方法在晶圆上形成所述氧化硅层，包括:向反应室10内通入反应气体，控制阀240和泵230处于开启状态，以控制反应室10内的压力，相比于其他氧化硅层形成方法，该方法所形成的氧化硅层品质更加优良，所述反应气体包括含氯娃源气体。
[0026]形成所述氧化硅层之后，立即关闭控制阀240，打开保护盖210，将晶圆由反应室10搬送至晶圆装载卸载室20，晶圆会在晶圆装载卸载室20内暂时存放一段时间(一般为三十分钟左右)，以使晶圆冷却下来，待晶圆完全冷却之后，晶圆会被搬送至所述下一工作台。
[0027]但是，在将晶圆由反应室10直接搬送至晶圆装载卸载室20的期间(一般为二十多分钟)，反应室10和晶圆装载卸载室20是直接相通的，因此，反应室10内残留的氯离子会扩散至晶圆装载卸载室20，在晶圆存放在晶圆装载卸载室20期间，晶圆装载卸载室20内的氯离子会扩散至晶圆内，影响了闪存的数据保持力和耐久力性能。
[0028]在获知造成闪存数据保持力和耐久力性能不佳的原因之后，针对该原因，本发明提供了一种改进的闪存形成方法，该方法在将晶圆由反应室直接搬送至晶圆装载卸载室的期间，使控制阀和泵均处于开启状态，由于反应室和晶圆装载卸载室是相通的，泵可以同时抽走晶圆装载卸载室和反应室内的氯离子，使得晶圆存放在晶圆装载卸载室期间，晶圆不会暴露在氯离子环境下，因而不会有氯离子扩散至闪存内，提高了闪存的数据保持力及耐久力性能。
[0029]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0030]在用于制作闪存的晶圆上形成闪存栅极之后，需首先在一工作台内形成覆盖晶圆及栅极的氧化硅层，然后待晶圆在该工作台内冷却，再将该晶圆运送至下一工作台，在所述下一工作台内对所述氧化硅层进行回刻，以在闪存栅极的周围形成侧墙。下面首先对晶圆搬送至工作台内以形成所述氧化硅层之后、晶圆搬送至下一工作台以形成所述侧墙之前的工艺步骤做介绍。
[0031]执行图2中的步骤SI，结合图1所示，提供工作台1，工作台I包括:反应室10、及设有可打开保护盖210的晶圆装载卸载室20。其中:
[0032]反应室10具有进气口(未标识)、排气口(未标识)、与排气口连接的管道220、和管道220连接的泵230，管道220上设有位于排气口下游、位于泵230上游的控制阀240，控制阀240和泵230的作用之一是:控制反应室10内的压力。
[0033]保护盖210在打开状态下，反应室10和晶圆装载卸载室20直接相通，保护盖210在关闭状态下，反应室10和晶圆装载卸载室20彼此隔离。因此，在反应室10内形成氧化硅层时，保护盖210处于关闭状态，在氧化硅层形成之后，可以立即打开保护盖210，并迅速将晶圆由反应室10搬送至晶圆装载卸载室20，减少了晶圆与具有颗粒的环境的接触，防止环境中的颗粒会引起闪存中电路的开路或短路，提高了闪存的性能。
[0034]从上一工作台搬送至工作台I以进行处理的晶圆可以暂时存放在晶圆装载卸载室20，当欲在形成有闪存栅极的晶圆上形成所述氧化硅层时，将晶圆由晶圆装载卸载室20搬送至反应室10。
[0035]在本实施例中，反应室10为立式炉，晶圆装载卸载室20位于反应室10下方。在其他实施例中，反应室10也可以为其他适于形成氧化硅层的装置，在这种情况下，根据具体情形可以调整晶圆装载卸载室与反应室之间的相对位置关系。
[0036]在本实施例中，控制阀240为蝶阀。
[0037]执行图2中的步骤S2，利用高温热氧化方法在形成有闪存栅极的晶圆上形成覆盖所述晶圆及栅极的氧化硅层，包括:向反应室10内通入反应气体，控制阀240和泵230处于第一开启状态，以控制反应室10内的压力，所述反应气体包括氧源气体和含氯硅源气体。
[0038]在本实施例中，所述氧源气体为O2和N2O的混合气体，所述含氯硅源气体为SiH2Cl20形成所述氧化硅层的工艺参数包括:反应室10内的压力为250至500毫托，使得反应室10维持在低压状态，反应室10内的温度为780至810摄氏度。反应室10内的所述反应气体能够发生以下化学反应:
[0039]SiH2Cl2+02— > SiO2 (固态)+2HCl (I)
[0040]SiH2Cl2+2N20— > SiO2 (固态)+2N2+2HC1 (2)
[0041]反应室10内除了含有所述反应气体之外，往往会含有水汽，因此，反应室10内还会发生以下化学反应:
[0042]SiH2Cl2+4H20— > (SiH2O)4 (固态)+8HC1 (3)
[0043]在其他实施例中，所述氧源气体也可以为02、N20中的任意一种。
[0044]需说明的是，所述氧源气体也可以为其他适于在高温热氧化工艺中与含氯硅源气体发生反应并生成氧化硅的气体，所述含氯硅源气体也可以为其他适于在高温热氧化工艺中与氧源气体发生反应并生成氧化硅的气体。
[0045]在本实施例中，所述第一开启状态下的控制阀240的开度为10%左右(假设控制阀240完全打开时的开度为100%)。
[0046]执行图2中的步骤S3，打开保护盖210，使控制阀240和泵230处于第二开启状态，将晶圆由反应室10搬送至晶圆装载卸载室20。
[0047]由于上述化学反应(I)至(3)中会有副产物HCl产生，因此，在形成所述氧化硅层之后，反应室10内会有含氯硅源气体及HCl残留，使得反应室10含有氯离子。
[0048]在将晶圆由反应室10搬送至晶圆装载卸载室20期间，由于保护盖210是打开的，因此，反应室10和晶圆装载卸载室20是相通的，且控制阀240和泵230均处于开启状态，因此，泵230可以同时抽走晶圆装载卸载室20和反应室10内的氯离子，使得晶圆存放在晶圆装载卸载室20期间，晶圆不会暴露在氯离子环境下，因而不会有氯离子扩散至闪存内，提高了闪存的数据保持力及耐久力性能。
[0049]在本实施例中，所述第二开启状态下的控制阀开度，是所述第一开启状态下的控制阀开度的一倍至三倍。这样，既保证了氯离子的抽取速度，又符合设备的安全使用要求，不会对设备造成损伤。在具体实施例中，所述第二开启状态下的控制阀开度为20%至40%。
[0050]在反应室10内形成所述氧化硅层期间，会产生颗粒，在将晶圆由反应室10搬送至晶圆装载卸载室20期间，所述颗粒就有可能会进入晶圆装载卸载室20,在闪存存放在晶圆装载卸载室20期间，若闪存与颗粒接触，有可能会导致闪存中的电路开路或短路。为了解决这个问题，在形成所述氧化硅层之后，现有技术的解决方案是:向反应室10内通入N2，直至保护盖210关闭。但是，这种解决方案无疑会增加闪存的制造成本。
[0051]而在本发明的技术方案中，在将晶圆由反应室10搬送至晶圆装载卸载室20期间，泵230除了可以抽走晶圆装载卸载室20和反应室10内的氯离子之外，还可以同时抽走所述颗粒。这样一来，无需通入N2即可去除颗粒，避免闪存与颗粒接触，降低了成本。
[0052]在将晶圆搬送至晶圆装载卸载室20之后，保护盖210关闭。
[0053]晶圆会在晶圆装载卸载室20内暂时存放一段时间，以使晶圆冷却下来，待晶圆完全冷却之后，晶圆会被搬送至所述下一工作台。在所述下一工作台内可以对所述氧化硅层进行回刻，以在闪存栅极的周围形成侧墙。
[0054]需说明的是，在本发明中，所述闪存栅极是指:包括浮置栅极、位于浮置栅极上方的ONO (oxide-nitride-oxide)叠层、位于ONO叠层上方的控制栅极的堆叠结构；或者,是指擦除栅极。
[0055]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种闪存的形成方法，其特征在于，包括: 提供工作台，所述工作台包括:反应室、及设有可打开保护盖的晶圆装载卸载室，所述反应室具有排气口、与所述排气口连接的管道、和所述管道连接的泵，所述管道上设有位于排气口下游、位于泵上游的控制阀，所述保护盖在打开状态下，所述反应室和晶圆装载卸载室直接相通，所述保护盖在关闭状态下，所述反应室和晶圆装载卸载室彼此隔离； 利用高温热氧化方法在形成有闪存栅极的晶圆上形成覆盖所述晶圆及栅极的氧化硅层，包括:向所述反应室内通入反应气体，所述控制阀和泵处于第一开启状态，以控制所述反应室内的压力，所述反应气体包括氧源气体和含氯硅源气体； 形成所述氧化硅层之后，打开所述保护盖，使所述控制阀和泵处于第二开启状态，将所述晶圆由所述反应室搬送至晶圆装载卸载室。
2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第二开启状态下的控制阀开度，是所述第一开启状态下的控制阀开度的一倍至三倍。
3.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述第二开启状态下的控制阀开度为 20% 至 40%ο
4.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述氧源气体为02、N2O中的一种或两种。
5.根据权利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述含氯硅源气体为SiH2Cl215
6.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述氧化硅层的工艺参数包括:所述反应室内的压力为250至500毫托。
7.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述氧化硅层的工艺参数包括:所述反应室内的温度为780至810摄氏度。
8.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述控制阀为蝶阀。
9.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述氧化硅层用于形成位于栅极周围的侧墙。
10.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述反应室为立式炉，所述晶圆装载卸载室位于反应室下方。
【文档编号】H01L21/02GK103811306SQ201410078727
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】李占斌 申请人:上海华虹宏力半导体制造有限公司