浮栅的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种浮栅的形成方法。
【背景技术】
[0002]一般来讲，半导体存储器分为易失性存储器和非易失性存储器，易失性存储器易于在断电时丢失其数据，而非易失性存储器即使在供电中断后仍能保持片内信息。
[0003]非易失存储器包括电可编程只读存储器(EPR0M)、电可擦除编程只读存储器(EEPROM)和快闪存储器(Flash memory)。与其他的非易失性存储器相比，闪存具有存储数据的非易失性、低功耗、集成度高、较快的存取速度、易于擦除和重写以及低成本等特性。因此，被广泛的应用于各个领域。如嵌入式系统、PC及外设、电信交换机、蜂窝电话、网络互连设备、语言、图像、数据存储类产品等等。典型的快闪存储器是以掺杂多晶硅制作浮栅(Flaoting Gate)与控制栅(Control Gate)。浮栅用于存储数据,控制栅与字线相连,用于控制浮栅。
[0004]图1至图6是现有技术中浮栅的形成方法的剖面结构示意图。
[0005]参考图1，提供半导体衬底10，在所述衬底10上形成图案化的氮化硅层11，以所述图案化的氮化硅层为掩膜刻蚀所述衬底10形成沟槽12。
[0006]参考图2，形成填满所述沟槽12并覆盖所述氮化硅层11的氧化层13。接着，对所述氧化层13抛光直至露出所述氮化硅层11，形成浅沟槽隔离结构。
[0007]参考图3，湿法腐蚀去除氮化硅层11形成开口 14。
[0008]参考图4，在所述开口 14底部形成浮栅氧化层15。
[0009]参考图5，形成多晶硅层16’，覆盖所述浮栅氧化层15。
[0010]参考图6，对所述多晶硅层16’(参考图5)进行抛光操作并且停止于所述氧化层13上，形成浮栅16。
[0011]采用现有技术的方法形成的存储器件的性能不好。
【发明内容】
[0012]本发明解决的问题是采用现有技术的方法形成的存储器件的性能不好。
[0013]为解决上述问题，本发明提供一种浮栅的形成方法，包括:
[0014]提供衬底，在所述衬底上形成图案化的掩膜层，以所述图案化的掩膜层为掩膜刻蚀所述衬底，在所述衬底上形成多个沟槽；
[0015]在所述沟槽内填充介质层，所述介质层与所述掩膜层相平；
[0016]去除所述掩膜层，在所述高于衬底的介质层周围形成侧墙；
[0017]形成浮栅介质层，覆盖衬底表面；
[0018]在所述浮栅介质层上形成浮栅。
[0019]可选的，所述介质层的材料为氧化硅，所述侧墙的材料为氧化硅或多晶硅。
[0020]可选的，所述侧墙的材料为多晶硅，在所述衬底上形成图案化的掩膜层之前，还包括:在所述衬底上形成缓解应力层。
[0021]可选的，形成侧墙的步骤之后，形成浮栅介质层的步骤之前，还包括:去除所述缓解应力层。
[0022]可选的，去除所述缓解应力层的步骤之后，形成浮栅介质层的步骤之前，还包括:在所述衬底上形成牺牲介质层。
[0023]可选的，在所述衬底上形成牺牲介质层之后，形成浮栅介质层的步骤之前，还包括:去除所述牺牲介质层。
[0024]可选的，所述侧墙的厚度为30埃?100埃。
[0025]可选的，所述掩膜层的材料为氮化硅，去除所述掩膜层的方法为采用磷酸湿法腐蚀。
[0026]可选的，所述缓解应力层的材料为氧化硅，去除所述缓解应力层的方法为采用氢氟酸湿法腐蚀。
[0027]可选的，所述牺牲介质层的材料为氧化硅，去除所述牺牲介质层的方法为采用氢氟酸湿法腐蚀。
[0028]可选的，所述浮栅介质层的材料为氧化硅。
[0029]可选的，形成所述氧化硅的方法为高温炉管氧化。
[0030]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0031]本发明中，去除所述掩膜层，高于所述衬底的介质层在宽度方向上的尺寸有所减小，在所述高于衬底的介质层周围形成侧墙，侧墙的厚度弥补了介质层在宽度方向上损失的尺寸，侧墙与介质层共同作为后续的两个相邻的浮栅之间的隔离，从而防止后续形成的两个浮栅之间的距离太近，避免了浮栅与浮栅之间的相互串扰，进而提高了后续形成的器件的性能。
【附图说明】
[0032]图1?图6是现有技术中的形成浮栅工艺过程的剖面结构示意图；
[0033]图7?图15是本发明具体实施例中的浮栅工艺过程的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]本发明解决的问题是采用现有技术的方法形成存储器件的性能不好的原因如下:
[0035]参考图2，高于衬底的氧化层13的宽度为W。参考图3，湿法腐蚀去除氮化硅层11形成开口 14的过程中，高于衬底的氧化层13在宽度方向上也会被腐蚀，因此，高于衬底10的氧化层13的宽度有所减小。而高于衬底10的氧化层13是后续形成的浮栅之间的隔离层。因此，采用现有技术的方法形成的两个相邻的浮栅间的距离太近，容易产生浮栅之间的串扰问题(FG to FG cross talk issue),因此,采用现有技术的方法形成的存储器件的性能不好。
[0036]因此，本发明提供了一种浮栅的形成方法，采用本发明的方法形成的浮栅能够保证两个相邻浮栅间的距离，从而防止浮栅之间产生串扰的问题。
[0037]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。
[0038]首先，参考图7，执行步骤S11，提供衬底20，在所述衬底20上形成图案化的掩膜层22，以所述图案化的掩膜层22为掩膜刻蚀所述衬底20，在所述衬底20上形成多个沟槽23。
[0039]具体为:在衬底20上形成缓解应力层21和覆盖所述缓解应力层21的掩膜层。本实施例中，掩膜层的材料为氮化硅，缓解应力层21的材料为氧化硅。缓解应力层21的作用为缓解氮化硅层对衬底20施加的应力，防止衬底20受损。本实施例中，形成缓解应力层21的具体形成工艺为高温炉管氧化。其中，氧化气体包括氧气，氧化温度为800?1000°C。生成的缓解应力层21的厚度为90埃?130埃。缓解应力层21如果太薄，起不到缓解应力的作用；缓解应力层21如果太厚，后续去除缓解应力层时，高于衬底的介质层在宽度方向上会损失太多。其他实施例中，在掩膜层和衬底之间也可以没有缓解应力层，也能实施本发明。
[0040]在掩膜层上形成图案化的光刻胶(图未示)，定义后续在衬底上形成沟槽23的位置和分布，以所述图案化的光刻胶为掩膜刻蚀掩膜层形成图案化的掩膜层22。接着，以图案化的掩膜层22为掩膜刻蚀缓解应力层21和衬底20，形成多个沟槽23。
[0041]接着，参考图8，执行步骤S12，在所述沟槽23内填充介质层24，所述介质层24与所述掩膜层22相平。
[0042]本实施例中，介质层24的材料为氧化硅。形成上述介质层24的方法如下:沉积介质材料层，填充满沟槽23并且覆盖图案化的掩膜层22，然后采用化学机械研磨的方法将高于图案化的掩膜层22的介质材料层去除，形成介质层24。沟槽23为浅沟槽隔离结构。其中介质材料层的形成方法具体可以为高密度等离子体(HDP,high density plasma)化学气相沉积或者是高纵深比填沟工艺(HARP,high aspect rat1 process)。采用上述两种方法填充能力较强，形成的介质层的隔离效果比较好。当然，介质层的形成方法也可以是本领域技术人员熟知的其他沉积工艺也属于本发明的保护范围。
[0043]接着，参考图9，执行步骤S13，去除所述掩膜层22 (参考图8)，在所述高于衬底的介质层24周围形成侧墙26。
[0044]本实施例中，去除图案化的掩膜层22的方法为湿法腐蚀。湿法腐蚀剂为磷酸溶液。去除图案化的掩膜层22后，形成开口 25，开口 25的底部为缓解应力层21。
[0045]由于去除氮化硅的湿法腐蚀剂对介质层24或多或少都有腐蚀，因此，去除图案化的掩膜层22后，高于缓解应力层21的介质层24在宽度方向上尺寸W (参考图8)有所减小。
[0046]形成侧墙26的方法具体如下:形成覆盖开口 25的底部、侧壁和介质层24顶部的侧墙的材料层，采用等离子体干法刻蚀的方法去除覆盖开口 25底部和介质层24顶部的侧墙的材料层，在高于缓解应力层21的介质层24的周围形成侧墙26。本实施例中，侧墙26的材料层为多晶硅。该多晶硅为不掺杂的多晶硅。形成该侧墙26的材料层的工艺为高温炉管氧化。其中氧化温度为500?700°C，氧化过程中施加的压力0.5?ITorr,氧化气体为SiH4。所述等离子体干法刻蚀的主要刻蚀气体包括CF4和Cl2的混合气体，或者包括CF4、Cl2和HBr的混合气体。该等离子体干法刻蚀停止在缓解应力层21上。
[0047]侧墙26的厚度弥补了高于缓解