改善NORDFlash层间介质层填充的方法与流程

本发明涉及半导体，特别是涉及一种改善nord flash层间介质层填充的方法。

背景技术：

1、随着工艺节点推进，fg(浮栅)间距小，ild(层间介质层)填充挑战较大，window(工艺窗口)不足，fa(失效分析)经常发现cell(存储单元结构)层间介质层有空洞。

2、层间介质层形貌不友好的原因主要有：

3、(1)cell形貌方正，cell间距小。

4、(2)形成侧墙后，cell侧墙之间的空间深宽比高，不利于层间介质层填充。

5、为解决上述问题，需要提出一种新型的改善nord flash层间介质层填充的方法。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善nord flash层间介质层填充的方法，用于解决现有技术中随着工艺节点推进，浮栅间距小，层间介质层填充挑战较大，工艺窗口不足，失效分析经常发现cell(存储单元结构)层间介质层有空洞的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善nord flash层间介质层填充的方法，包括：

3、步骤一、提供衬底，所述衬底中形成有多个浅沟槽隔离结构，所述衬底上形成有叠层，所述叠层由自下而上依次堆叠的栅氧化层、浮栅、极间介质层、控制栅、硬掩膜层组成；

4、依次在存储区上形成第一侧墙结构、第二侧墙结构、隧穿氧化层、字线多晶硅层，其中，所述第一侧墙结构位于所述硬掩膜层中；所述第二侧墙结构位于所述控制栅和所述ono介质层中且覆盖所述第一侧墙结构的部分侧面；所述隧穿氧化层位于所述浮栅和所述栅氧化层中且覆盖所述第二侧墙结构和所述第一侧墙结构的剩余侧面，所述隧穿氧化层呈u型；所述字线多晶硅层填充所述隧穿氧化层内侧构成的u型空间；

5、步骤二、刻蚀所述字线多晶硅层至所需高度，之后形成覆盖所述字线多晶硅层的字线氧化层；

6、步骤三、刻蚀所述硬掩膜层，使得所述硬掩膜层的高度低于所述字线氧化层，之后刻蚀所述字线氧化层两侧直角区域处形成台阶状结构；

7、步骤四、去除所述硬掩膜层，以所述字线氧化层、所述第一侧墙为掩膜刻蚀所述叠层形成存储单元结构，使得原所述台阶状结构处形成为斜坡状结构；

8、步骤五、形成覆盖所述存储单元结构的第三侧墙材料层，所述第三侧墙材料层由第一氧化层侧墙、氮化层侧墙和第二氧化层侧墙组成，回刻蚀所述第三侧墙材料层，形成位于所述存储单元结构侧壁上的第三侧墙结构，之后去除所述第二氧化层侧墙。

9、优选地，步骤一中的所述衬底包括块状半导体衬底或绝缘体上硅(soi)衬底。

10、优选地，步骤一中的所述硬掩膜层的材料为氮化硅。

11、优选地，步骤一中的所述极间介质层为ono层，所述ono层由自下而上依次堆叠的第一氧化层、氮化层、第二氧化层组成。

12、优选地，步骤一中的所述在所述存储区上形成第一侧墙结构、第二侧墙结构、隧穿氧化层、字线多晶硅层的方法包括：刻蚀所述存储区的硬掩膜层以形成第一沟槽；在所述第一沟槽中形成第一侧墙结构，所述第一侧墙结构覆盖所述第一沟槽的侧壁；刻蚀所述第一沟槽底壁的所述控制栅和所述极间介质层以形成第二沟槽；在所述第二沟槽中形成第二侧墙结构，所述第二侧墙结构覆盖所述第二沟槽的部分侧壁；刻蚀所述第二沟槽底壁的所述浮栅和所述栅氧化层以形成第三沟槽；形成隧穿氧化层，所述隧穿氧化层覆盖所述第三沟槽的底壁和侧壁；形成字线多晶硅层，所述字线多晶硅层填充所述第三沟槽。

13、优选地，步骤一中的所述第一侧墙的材料为二氧化硅。

14、优选地，步骤一中的所述第二侧墙的材料包括二氧化硅和氮化硅。

15、优选地，步骤二中利用调节干法刻蚀的选择比刻蚀所述字线多晶硅层至所需高度。

16、优选地，步骤三中利用湿法刻蚀的方法刻蚀所述硬掩膜层。

17、优选地，步骤三中利用湿法刻蚀的方法刻蚀所述字线氧化层两侧直角区域处形成所述台阶状结构。

18、优选地，步骤四中的所述刻蚀的方法为干法刻蚀。

19、优选地，步骤四中利用湿法刻蚀的方法去除所述硬掩膜层。

20、优选地，步骤五中的所述回刻蚀的方法为干法刻蚀。

21、优选地，步骤五中利用湿法刻蚀的方法去除所述第二氧化层侧墙。

22、如上所述，本发明的改善nord flash层间介质层填充的方法，具有以下有益效果：

23、本发明形成的台阶状结构在刻蚀过程后，可形成一个小斜坡扩大后续层间介质层填充的关键尺寸，有利于层间介质层的填充。

技术特征：

1.一种改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于，至少包括：

2.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤一中的所述衬底包括块状半导体衬底或绝缘体上硅(soi)衬底。

3.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤一中的所述硬掩膜层的材料为氮化硅。

4.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤一中的所述极间介质层为ono层，所述ono层由自下而上依次堆叠的第一氧化层、氮化层、第二氧化层组成。

5.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤一中的所述在所述存储区上形成第一侧墙结构、第二侧墙结构、隧穿氧化层、字线多晶硅层的方法包括：刻蚀所述存储区的硬掩膜层以形成第一沟槽；在所述第一沟槽中形成第一侧墙结构，所述第一侧墙结构覆盖所述第一沟槽的侧壁；刻蚀所述第一沟槽底壁的所述控制栅和所述极间介质层以形成第二沟槽；在所述第二沟槽中形成第二侧墙结构，所述第二侧墙结构覆盖所述第二沟槽的部分侧壁；刻蚀所述第二沟槽底壁的所述浮栅和所述栅氧化层以形成第三沟槽；形成隧穿氧化层，所述隧穿氧化层覆盖所述第三沟槽的底壁和侧壁；形成字线多晶硅层，所述字线多晶硅层填充所述第三沟槽。

6.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤一中的所述第一侧墙的材料为二氧化硅。

7.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤一中的所述第二侧墙的材料包括二氧化硅和氮化硅。

8.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤二中利用调节干法刻蚀的选择比刻蚀所述字线多晶硅层至所需高度。

9.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤二中利用热氧化工艺形成所述字线氧化层。

10.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤三中利用湿法刻蚀的方法刻蚀所述硬掩膜层。

11.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤三中利用湿法刻蚀的方法刻蚀所述字线氧化层两侧直角区域处形成所述台阶状结构。

12.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤四中的所述刻蚀的方法为干法刻蚀。

13.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤四中利用湿法刻蚀的方法去除所述硬掩膜层。

14.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤五中的所述回刻蚀的方法为干法刻蚀。

15.根据权利要求1所述的改善nord flash层间介质层填充的方法，其特征在于：步骤五中利用湿法刻蚀的方法去除所述第二氧化层侧墙。

技术总结
本发明提供一种改善NORD Flash层间介质层填充的方法，提供衬底，衬底中形成有多个浅沟槽隔离结构，衬底上形成有叠层，叠层由依次堆叠的栅氧化层、浮栅、极间介质层、控制栅、硬掩膜层组成；依次在存储区上形成第一侧墙结构、第二侧墙结构、隧穿氧化层、字线多晶硅层；刻蚀字线多晶硅层至所需高度，之后形成覆盖字线多晶硅层的字线氧化层；湿法刻蚀硬掩膜层，使得硬掩膜层的高度低于字线氧化层，之后刻蚀字线氧化层两侧直角区域处形成台阶状结构；去除硬掩膜层，以字线氧化层、第一侧墙为掩膜刻蚀叠层形成存储单元结构。本发明形成的台阶状结构在刻蚀过程后，可形成一个小斜坡扩大后续层间介质层填充的关键尺寸，有利于层间介质层的填充。

技术研发人员：王会一,周海洋,程国庆,沈权豪
受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10