形成快閃記憶體存儲器件的高電壓區域的柵極氧化膜的方法

2023-10-05 20:26:49

專利名稱：形成快閃記憶體存儲器件的高電壓區域的柵極氧化膜的方法
技術領域：
本發明揭示一種形成快閃記憶體存儲器件的高電壓區域的柵極氧化膜的方法。
背景技術：
快閃記憶體存儲器件包括單元區域，該單元區域具有用於通過隧穿方式儲存及擦除數據的單元電晶體、及用於驅動該單元電晶體的周邊電路單元。該周邊電路單元分成具有用於施加低電壓的低電壓電晶體的低電壓區域、具有對於約20V的高電壓具有抵抗性(其為隧穿所需的)的高電壓電晶體的高電壓區域等。
具有預定厚度的高電壓柵極氧化膜及低電壓柵極氧化膜形成於每個區域中。當形成了比低電壓柵極氧化膜更厚的高電壓柵極氧化膜時，存在易於產生「鳥嘴形現象(bird′s beak phenomenon)」的問題。

發明內容
因此，鑑於前述問題，本發明揭示一種在半導體裝置中形成高電壓區域柵極氧化膜的方法，其中高電壓區域與低電壓區域兩者中的柵極氧化膜的厚度大約相等，由此避免了鳥嘴形現象，該現象在形成比低電壓區域柵極氧化膜更厚的高電壓區域柵極氧化膜時產生。
所揭示的形成高電壓區域柵極氧化膜的方法包含在具有高電壓區域的半導體基板上形成圖案，由此僅曝露該高電壓區域的柵極氧化膜形成區域；在整個表面上形成金屬氧化層；及執行移除所述圖案的工藝，由此僅在該高電壓區域的柵極氧化膜形成區域上形成該金屬氧化層。
該金屬氧化層優選為氧化鋁(Al2O3)層。
移除所述圖案的過程也移除形成於所述圖案上的金屬氧化層，由此該金屬氧化層僅形成於高電壓區域柵極氧化膜上。


圖1及圖2為用於解釋所揭示的形成半導體裝置的高電壓區域柵極氧化膜的方法的橫截面圖。
具體實施例方式
在下文中描述一膜安置於另一膜或一半導體基板「上」之處，該膜可直接接觸該另一膜或該半導體基板。或者，一個或多個其他膜可安置於該膜與該另一膜或該半導體基板之間。此外，在附圖中，每一層的厚度及大小未按比例繪製，且可為解釋方便清楚起見而將其誇示。相似參考數字用於識別相同或相似部件。
本文所揭示的是快閃記憶體存儲器件中高電壓區域的電晶體。該電晶體具有MISFET(金屬絕緣半導體場效應電晶體)的結構。該電晶體的柵極氧化膜可由氧化鋁(Al2O3)形成。
圖1及圖2為用於解釋所揭示的在半導體裝置中形成高電壓區域柵極氧化膜的方法的橫截面圖。
參看圖1，光致抗蝕劑圖案PR形成於半導體基板10上，經由所述光致抗蝕劑圖案曝露高電壓區域HVR的高電壓柵極氧化膜形成區域，在該半導體基板10中，界定該高電壓區域HVR、低電壓區域(未圖示)及單元區域(未圖示)，且選擇性地形成適合於每一區域的電晶體。界定所述光致抗蝕劑圖案PR以使得將僅形成有高電壓柵極氧化膜的區域得以曝露。
參看圖2，氧化鋁(Al2O3)層12形成於形成有光致抗蝕劑圖案PR的整個表面上。
鋁氧化層12經由下列步驟而形成鋁源供應步驟；第一純化步驟；氧反應氣體供應步驟；及第二純化步驟，其中所述四個步驟形成一個循環。在該鋁源供應步驟中，同時將為鋁源的TMA及NH3反應氣體供應至反應器中持續約0.1至約3秒範圍內的時間，使得在半導體基板的表面上吸附鋁(Al)層。NH3反應氣體可以以自約10至約100sccm範圍內的流動速率來供應。
在該第一純化步驟中，為了移除未反應的鋁源氣體及反應副產物，可將N2氣體注入或真空純化持續約0.1至約3秒範圍內的時間，且然後經由排出泵將其排出。
在該氧反應氣體供應步驟中，將氧反應氣體供應至該反應器中持續約0.1至約3秒範圍內的時間，使得在半導體基板的表面上吸附氧氣。
在該第二純化步驟中，為淨化未反應的氧反應氣體及反應副產物，可將N2氣體注入或真空純化持續約0.1至約3秒範圍內的時間，且然後經由排出泵將其排出。
為了將氧化鋁膜形成至所要厚度，重複執行所述四個步驟，直至以為一個循環的四個步驟形成所要厚度。
此時，鋁氧化層12形成於光致抗蝕劑圖案PR以及高電壓曝露柵極氧化膜形成區域上。
其後，執行自形成有鋁氧化層12的結果中移除光致抗蝕劑圖案PR的工藝，由此完成本過程。
此時，在移除光致抗蝕劑圖案的工藝中，也移除了形成於所述光致抗蝕劑圖案上的鋁氧化層12，由此鋁氧化層12僅保留在高電壓區域HVR的柵極氧化膜形成區域中。如此形成的鋁氧化層12可用作電晶體或快閃記憶體存儲器的柵極氧化膜。
雖然未繪示於所述附圖中，但是執行在形成有高電壓區域柵極氧化膜的整個表面上形成高電壓區域的柵電極的工藝。
如上述，高電壓區域柵極氧化膜僅形成於將經由光致抗蝕劑圖案界定鋁氧化層的區域中。因此，可防止鳥嘴形現象，該現象是在形成比低電壓區域柵極氧化膜更厚的高電壓區域柵極氧化膜時產生。如此，因為防止了在高電壓柵極氧化膜形成過程中所產生的鳥嘴形現象，所以存在的效應在於可最小化高電壓柵極氧化膜形成區域且可最小化柵電極的形貌。
雖然已參考優選實施例作出了前文描述，但是應了解，本領域的普通技術人員可以在不脫離本公開及權利要求的精神及範疇的情況下作出改變及修改。
權利要求
1.一種形成半導體裝置的高電壓區域的柵極氧化膜的方法，其包含在具有高電壓區域的半導體基板上形成圖案，由此僅曝露所述高電壓區域的柵極氧化膜形成區域；在整個表面上形成金屬氧化層；及執行移除所述圖案的工藝，由此僅在所述高電壓區域的所述柵極氧化膜形成區域中留下所述金屬氧化層。
2.如權利要求1的方法，其中所述金屬氧化層為氧化鋁層。
3.如權利要求1的方法，其中移除所述圖案的所述工藝也移除形成於所述圖案頂部上的所述金屬氧化層，由此所述金屬氧化層僅保留在所述高電壓區域的所述柵極氧化膜形成區域中。
4.一種在快閃記憶體存儲器件中用於高電壓的電晶體，所述電晶體具有金屬絕緣半導體場效應電晶體的結構，所述電晶體具有使用如權利要求1的方法而形成的柵極氧化膜。
5.如權利要求4的電晶體，其中所述金屬絕緣半導體場效應電晶體的柵極氧化膜系由氧化鋁形成。
全文摘要
本發明公開了一種形成半導體裝置的高電壓區域柵極氧化膜的方法，其包括在具有高電壓區域的半導體基板上形成圖案，由此僅曝露高電壓柵極氧化膜形成區域；在整個表面上形成金屬氧化層；及執行移除所述圖案的工藝，由此僅在該高電壓柵極氧化膜形成區域中形成該金屬氧化層。
文檔編號H01L29/78GK1862772SQ20061000424
公開日2006年11月15日 申請日期2006年2月13日 優先權日2005年5月11日
發明者金恩洙 申請人:海力士半導體有限公司