用于闪速存储器浅沟槽隔离结构的形成方法技术

一种用于改善闪速存储器“笑脸”效应的浅沟槽隔离结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面依次形成有隧穿氧化层和浮栅多晶硅层；在所述浮栅多晶硅层表面形成硬掩膜层，并依次刻蚀所述硬掩膜层、浮栅多晶硅层、隧穿氧化层、半导体衬底，在所述半导体衬底内形成浅沟槽；采用原位蒸汽生成工艺形成覆盖所述浅沟槽表面的衬垫氧化层；采用化学气相淀积形成填充满所述浅沟槽的隔离介质层。通过本发明专利技术所提供的用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法可以有效的改善传统工艺所带来的浮栅隧穿氧化物的“笑脸”问题，提高闪速存储器的编程和擦除效率，增加闪速存储器擦除状态下的读电流，从而达到增大存储器窗口的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及浅沟槽隔离结构的形成方法，特别涉及用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法。
技术介绍
在目前的半导体产业中，集成电路产品主要可分为三大类型逻辑、存储器和模拟电路，其中存储器件在集成电路产品中占了相当大的比例。而在存储器件中，近年来闪速存储器(flash memory)的发展尤为迅速。它的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息，具有集成度高、较快的存取速度、易于擦除和重写等多项优点，因而在微机、自动化控制等多项领域得到了广泛的应用。闪存的标准物理结构称为闪存单元(bit)。闪存单元的结构与常规MOS晶体管不同。常规的MOS晶体管的栅极(gate)和导电沟道间由栅极绝缘层隔开，一般为氧化层 (oxide)；而闪存单元在控制栅(CG control gate，相当于常规的MOS晶体管的栅极)与导电沟道间还多了一层物质，称之为浮栅(Refloating gate)。由于浮栅的存在，使闪存可以完成三种基本操作模式即读、写、擦除。即便在没有电源供给的情况下，浮栅的存在可以保持存储数据的完整性。相邻的闪存单元之间以浅沟槽隔离结构(STI)隔离。图1至图3为现有的闪速存储器的闪存单元之间的浅沟槽隔离结构形成方法的剖面示意图。请参考图1，提供衬底200，所述衬底200表面依次形成有隧穿氧化层210、多晶硅层220、氮化硅层240，依次刻蚀氮化硅层240、多晶硅层220、隧穿氧化层210，形成浅沟槽 230。参考图2，采用热氧化工艺，形成覆盖所述浅沟槽230的衬垫氧化层250。参考图3，形成填充满所述浅沟槽230的隔离介质层260。但是在实际中发现，采用上述方法形成浅沟槽隔离结构的闪速存储器，由于热氧化过程所导致的隧穿氧化层“笑脸”问题，即浅沟槽两侧的隧穿氧化层变厚，降低了控制栅及源、漏对浮栅的耦合系数，使得器件的编程和擦除效率降低，并导致器件擦除后的读电流降低，缩小了存储器件的工作窗口。现有的解决笑脸问题的方法是先形成浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构的填充介质层高于半导体衬底；再形成覆盖半导体衬底的多晶硅层，然后对所形成的多晶硅层进行研磨处理，并以所述填充介质层为研磨停止层。但是通过上述方法形成的多晶硅层的厚度不均勻。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法，采用所述方法可以有效的改善传统工艺所带来的浮栅隧穿氧化层的“笑脸”问题，提高闪速存储器的编程和擦除效率，增加闪速存储器擦除状态下的读电流，从而达到增大存储器窗口的目的。为解决上述问题，本专利技术提供一种用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法，包括提供半 导体衬底，所述半导体衬底表面依次形成有隧穿氧化层和浮栅多晶硅层；在所述浮栅多晶硅层表面形成硬掩膜层，并依次刻蚀所述浮栅多晶硅层、隧穿氧化层、半导体衬底，在所述半导体衬底内形成浅沟槽；采用原位蒸汽生成工艺形成覆盖所述浅沟槽表面的衬垫氧化层；形成填充满所述浅沟槽的隔离介质层。优选地，所述隧穿氧化层的厚度是70-120埃。优选地，所述隧穿氧化层的形成工艺为干法热氧化生长工艺。优选地，形成所述衬垫氧化层的温度是900度至1200度。优选地，所述原位蒸汽生成工艺的工艺压强为0. ITorr至lOOTorr，反应气体为 H2, O2与N2的混合气体，混合气体流量为0. ISLM至10SLM。优选地，所述化学气相淀积生成工艺的工艺压强为0. ITorr至lOOTorr，反应气体为SiH4与O2的混合气体，SiH4与O2的混合气体气体流量为0. ISLM至50SLM。优选地，所述原位蒸汽生成工艺的反应时间是1-lOs。优选地，所述衬垫氧化层的厚度为50-200埃。优选地，采用化学气相淀积形成填充满所述浅沟槽的隔离介质层。优选地，所述浮栅多晶硅层的沉积工艺为化学气相沉积法。优选地，所述浮栅多晶硅层的厚度是100-1000埃。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术采用原位蒸汽生成工艺在形成于半导体衬底内的浅沟槽表面形成衬垫氧化层。因为采用原位蒸汽生成工艺形成所述衬垫氧化层的沉积速度快，所需要的沉积时间短，所以可以减少反应气体中的氧气相对于所述浮栅多晶硅层以及浅沟槽两侧的半导体衬底的扩散，并因此减少反应气体中的氧气与所述浮栅多晶硅层以及浅沟槽两侧的半导体衬底之间的氧化反应，从而提高了隧穿氧化层的厚度的均一性。并因此有效的改善传统工艺所带来的浮栅的隧穿氧化层的“笑脸”问题，提高闪速存储器的编程和擦除效率，增加闪速存储器擦除状态下的读电流，从而达到增大存储器窗口的目的。附图说明图1至图3是现有的用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构形成方法的剖面示意图；图4是本专利技术一个实施例所提供的用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构形成方法的流程示意图；图5至图8是本专利技术一个实施例所提供的用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法的剖面示意图。具体实施例方式由
技术介绍
可知，现有的闪速存储器在浅沟隔离垫氧层形成过程中所导致的浮栅隧穿氧化物“笑脸”问题，降低了控制栅及源漏对浮栅的耦合系数，使得器件的编程和擦除效率降低，并导致器件擦除后的读电流降低，缩小了存储器件的工作窗口。本专利技术的专利技术人针对上述问题进行研究，发现通过改变闪速存储器中相邻闪存单元之间的隔离结构的形成方法可以降低闪速存储器的读电流，并且提高写入和擦除的效率。专利技术人针对上述问题进行研究，认为现有的闪速存储器中相邻闪存单元之间的隔离结构的形成方法中，在采用热氧化工艺形成衬垫氧化层的步骤中，浮栅多晶硅层及半导体衬底部分材料参与氧化反应，导致隧穿氧化层的厚度增加。具体请参考图1至图3。如图1和图2所示，在采用热氧化工艺形成衬垫氧化层250的步骤中，氧气与浅沟槽230所暴露的衬底200以及浮栅多晶硅层220发生氧化反应生成氧化物，使得所形成的衬垫氧化层250具有位于浮栅多晶硅层220与隧穿氧化层210之间，以及隧穿氧化层与衬底200之间的凸起280。如图3所述，所述凸起280导致所述隧穿氧化层210靠近隔离介质层260的部分变厚。隧穿氧化层210变厚，导致闪速存储器的控制栅及源漏对浮栅的耦合系数减小，从而使得器件的编程和擦除效率降低。专利技术人经过进一步研究，在本专利技术中提供一种用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法。本专利技术所提供的用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法用于改善闪速存储器的“笑脸”效应。采用本专利技术所提供的于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法可以改善现有闪速存储器的“笑脸”效应，以此提高闪速存储器的性能。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。其次，本专利技术利用示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。图4是本专利技术的一个实施例所提供的用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法的流程示意图，包括步骤S101，提供半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面依次形成有隧穿氧化层和浮栅多晶硅层；在所述浮栅多晶硅层表面形成硬掩膜层，并依次刻蚀所述浮栅多晶硅层、隧穿氧化层、半导体衬底，在所述半导体衬底内形成浅沟槽；采用原位蒸汽生成工艺形成覆盖所述浅沟槽表面的衬垫氧化层；形成填充满所述浅沟槽的隔离介质层。

【技术特征摘要】
1.一种用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，包括提供半导体衬底，所述半导体衬底表面依次形成有隧穿氧化层和浮栅多晶硅层；在所述浮栅多晶硅层表面形成硬掩膜层，并依次刻蚀所述浮栅多晶硅层、隧穿氧化层、 半导体衬底，在所述半导体衬底内形成浅沟槽；采用原位蒸汽生成工艺形成覆盖所述浅沟槽表面的衬垫氧化层；形成填充满所述浅沟槽的隔离介质层。2.依据权利要求1的用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，形成所述衬垫氧化层的温度是900度至1200度。3.依据权利要求2的用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述原位蒸汽生成工艺的工艺压强为0. ITorr至IOOTorr，反应气体为H2、O2与N2的混合气体，混合气体流量为0. ISLM至10SLM。4.依据权利要求1至3中任一项的用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述原位蒸汽生成工艺的反应时间是1-lOs。5.依据权利要求1的用于闪速存储器的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹子贵，张雄，张博，于世瑞，孔蔚然，顾靖，胡剑，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：31