Eeprom器件製備中寫入柵極頂角圓化的方法
2023-05-07 00:57:51
專利名稱：Eeprom器件製備中寫入柵極頂角圓化的方法
技術領域：
本發明涉及一種EEPR0M器件中寫入柵極的製作方法，特別涉及寫入 柵極頂角圓化的方法。
背景技術：
在EEPROM器件製備中，經常利用到雙層多晶矽結構，其中包括寫入 柵極。該寫入柵極全部坐落於淺溝槽結構上方。 傳統的寫入柵極形成工藝流程如下
首先利用光刻方法將寫入柵極圖形轉移到光刻膠上(圖1)，然後利 用等離子刻蝕工藝形成寫入柵極結構。通常的柵極刻蝕工藝中，第一步是 將多晶矽表面自然生成的一層薄氧化膜(nativeoxide)打開， 一般是多採 用含F或者含Cl的氣體進行刻蝕，同時可能會添加Ar等氣體增強刻蝕。 第二步進行多晶矽刻蝕。 一般採用含F、含Cl或者HBr等氣體進行刻蝕， 同時可能添加02， He-02， N2， He等氣體改善多晶矽形貌或者多晶矽對下 層淺溝槽氧化膜的選擇比。多晶矽刻蝕將停止於下層淺溝槽氧化膜上，並 要求多晶矽對下層淺溝槽氧化膜的選擇比達到一定要求(圖2)。然後， 去除殘餘的光刻膠和殘留物，獲得寫入柵極結構(圖3)。
傳統的多晶矽柵極刻蝕都是希望獲得垂直的柵極結構，因此柵極頂角 一般是直角。在下層淺溝槽氧化膜和有源區的高度差影響下，寫入柵極頂 角往往會呈現尖銳的銳角7 (圖3)。這種尖角容易成為頂端放電區，造成寫入柵極電學特定的下降。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種EEPR0M器件製備中寫入柵極頂
角圓化的方法。
為解決上述技術問題，本發明的EEPROM器件製備中寫入柵極頂角圓 化的方法，在寫入柵極澱積之後，包括如下步驟 第一步，多晶矽的刻蝕，形成多晶矽頂角； 第二步，光刻膠橫向裁減，去除多晶矽頂角上方的光刻膠； 第三步，採用等離子刻蝕中的離子轟擊使多晶矽頂角圓化； 第四步，去除光刻膠。
本發明的EEPR0M器件製備中寫入柵極頂角圓化的方法，在多晶矽刻 蝕後，利用光刻膠的橫向裁減將多晶矽頂角曝露出來，後通過離子轟擊將 精銳的頂角圓化，有效的改變了寫入柵極的形貌，改善器件的電學性能。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明
圖1為EEPROM器件製備中寫入柵極的光刻膠圖形轉移示意圖2為EEPR0M器件製備中寫入柵極刻蝕後的示意圖3為原有工藝中寫入柵極頂角示意圖4為本發明的方法流程示意圖5為本發明的光刻膠裁減後示意圖6為本發明的多晶矽頂角圓化後示意圖7為圖6去除光刻膠後示意圖。
具體實施例方式
本發明的EEPR0M器件製備中寫入柵極頂角圓化的方法是在製備形成 淺溝槽隔離之後，在傳統柵極的等離子刻蝕過程中增加了光刻膠裁減和柵
極頂角圓化兩個步驟，圖4為工藝流程示意，說明如下
1、 首先，多晶矽的刻蝕。即利用光刻工藝形成光刻膠圖形(見圖2)， 後利用光刻膠圖形為掩膜層，刻蝕多晶矽至STI氧化膜上(見圖3)，由 於STI氧化膜和有源區有高度差，故刻蝕的結果為多晶矽柵極的頂角呈尖 銳狀角7;
2、 緊接著，去除多晶矽柵極頂角上方的光刻膠，即利用等離子體刻 蝕法進行光刻膠的橫向裁減(見圖5)。此過程可通過調整刻蝕工藝條件 使光刻膠的橫向刻蝕增強來實現，可採用Cl2、 02和HBr等氣體為刻蝕氣 體，並增強源功率，使等離子刻蝕過程中橫向刻蝕性增強；同時可以採用 一些CF等氣體改善光刻膠的形貌。去除光刻膠後，多晶矽頂角7暴露出 來，以便於隨後的頂角圓化處理。
3、 進行多晶矽頂角7的圓化處理(圖6);由於此時多晶矽頂角暴露 出來，可利用等離子刻蝕中的離子轟擊可以使其圓化，(例如利用增強等 離子刻蝕的轟擊作用，將多晶矽頂角削掉)。
最後，去除殘餘光刻膠和殘留物，即獲得具備圓化頂角8的多晶矽寫 入柵極(見圖7)。該步驟可以採用化學溼法反應或者等離子灰化等工藝 實現。
本發明的第一步刻蝕中，還需要將多晶矽表面自然生成的薄氧化膜去 除。可採用含F或者含Cl的氣體進行刻蝕，同時可能會添加Ar等氣體增強刻蝕工藝。刻蝕中可採用雙功率源刻蝕設備，刻蝕工藝參數可調節為
源功率在100 800W之間，偏轉功率在20 400W之間，刻蝕腔內氣體壓 力為2mT 30mT之間，氣體釆用CF4， SF6等，或者添加Ar氣體增強刻 蝕；刻蝕終止採用時間控制方式。優化的條件為源功率為150W 500W 之間，偏轉功率在50 250W之間，氣體壓力為4mT 20mT之間，CF4氣 體流量可為30 150SCCM之間，刻蝕時間可為8 15秒之間。而多晶矽刻 蝕一般採用含F、含Cl或者HBr等氣體進行刻蝕，同時可能添加02、 He 和02混合氣體、N2、 He等氣體改善多晶矽形貌或者提高多晶矽對下層淺 溝槽氧化膜的選擇比。刻蝕時的工藝條件可調節為源功率在100 800W 之間，偏轉功率在20 400W之間，氣體壓力為4mT 80mT之間，CF4氣體 流量為0 100SCCM之間，Cl2氣體流量為10 200SCCM之間，HBr氣體流 量為0 300SCCM之間，02流量為0 20SCCM之間，&流量為0 20SCCM 之間。優化的條件為源功率為200 500W，偏轉功率為80 250W，氣體 壓力為4mT 20mT， CF4氣體流量為0 60SCCM， Cl2氣體流量為10 150SCCM， HBr氣體流量為0 200SCCM， 02流量為1 10SCCM， N2流量為0 15SCCM。
第二步，進行殘餘光刻膠裁減。通過對光刻膠的橫向裁減，多晶矽柵 極頂角上方的光刻膠被去除，而多晶矽頂角暴露出來，以便於隨後的頂角 圓化處理。此過程多採用Cl2， 02， HBr等氣體，並增強源功率，降低偏轉 功率，使等離子的橫向刻蝕性增強；同時可能增加一些含C等氣體增加一 些澱積物，保護光刻膠的形貌。例如源功率為200 1200W，偏轉功率 為0 200W，氣體壓力為10 150mT， Cl2氣體流量為0 200SCCM， HBr氣體流量為0 300SCCM， 02流量為0 200SCCM，碳氟系氣體(CHF3、 CH2F2、 CH3F或C4F6中的一種)等氣體流量為0 100SCCM。優化的條件為源功 率為300 1000W，偏轉功率為0 100W，氣體壓力為30 100mT， CL氣 體流量為10 150SCCM， HBr氣體流量為20 200SCCM， 02流量為30 150SCCM，碳氟系氣體流量為10 50SCCM。
第三步，進行多晶矽頂角圓化處理。由於此時多晶矽頂角暴露出來， 利用等離子刻蝕的離子轟擊作用可以使其圓化。如一種方法是增強等離子 刻蝕的轟擊作用(bombardment),將多晶矽頂角削掉，且因圓化處理過程 不會太長，故在該過程中不會損傷STI的氧化膜。例如刻蝕中可採用雙 功率源刻蝕設備，源功率為80 800W，偏轉電壓為60 600W，氣體壓力 為2 50mT， Cl2氣體流量為0 100SCCM， HBr氣體流量為0 200SCCM， 02流量為0 30SCCM， Ar流量為30 250SCCM。優化的條件為源功率為 100 400W，偏轉電壓為250 500W，氣體壓力為2 20mT， Cl2氣體流量 為10 50SCCM， HBr氣體流量為10 80SCCM， 02流量為1 20SCCM， Ar 流量為80 200SCCM。
本發明通過調節光刻膠裁減程度和圓化處理強度，可以使多晶矽頂角 圓化程度在一定範圍變動。
權利要求
1、EEPROM器件製備中寫入柵極頂角圓化的方法，其特徵在於，在製備寫入柵極的多晶矽澱積之後，包括以下步驟第一步，多晶矽的刻蝕，形成多晶矽頂角；第二步，光刻膠橫向裁減，去除多晶矽頂角上方的光刻膠；第三步，採用等離子刻蝕中的離子轟擊使多晶矽頂角圓化；第四步，去除光刻膠。
2、 按照權利要求l所述的方法，其特徵在於所述步驟二中光刻膠的 橫向裁減採用等離子刻蝕工藝。
3、 按照權利要求2所述的方法，其特徵在於所述步驟二中光刻膠的 橫向裁減採用Cl2、 02和HBr為刻蝕氣體。
4、 按照權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述步驟二中光刻膠的 橫向裁減的刻蝕工藝條件源功率為200 1200W，偏轉功率為0 200W，氣 體壓力為10 150mT， Cl2氣體流量為0 200SCCM， HBr氣體流量為0 300SCCM， 02流量為0 200SCCM，碳氟系氣體的流量為0 100SCCM。
5、 按照權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述步驟二中光刻膠的 橫向裁減的刻蝕工藝條件源功率為300 1000W，偏轉功率為0 100W，氣 體壓力為30 100mT， Cl2氣體流量為10 150SCCM， HBr氣體流量為20 200SCCM， (V流量為30 150SCCM，碳氟系氣體流量為10 50SCCM。
6、 按照權利要求4或5所述的方法，其特徵在於所述碳氟系氣體為 CHF3、 CH2F2、 CH3F和C4F衝的一種。
7、 按照權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述步驟三中多晶矽頂角圓化處理的等離子刻蝕的工藝條件為源功率為80 800W，偏轉電壓為60 600W，氣體壓力為2 50mT， Cl2氣體流量為0 100SCCM， HBr氣體流量 為0 200SCCM， 02流量為0 30SCCM， Ar流量為30 250SCCM。
8、按照權利要求7所述的的方法，其特徵在於，所述步驟三中多晶矽 頂角圓化處理的等離子刻蝕的工藝條件為源功率為100 400W，偏轉電壓 為250 500W，氣體壓力為2 20mT， Cl2氣體流量為10 50SCCM， HBr氣體 流量為10 80SCCM， 02流量為1 20SCCM， Ar流量為80 200SCCM。
全文摘要
本發明公開了一種EEPROM器件製備中寫入柵極頂角圓化的方法，其在多晶矽澱積之後，包括多晶矽的刻蝕，形成多晶矽頂角；光刻膠橫向裁減，去除多晶矽頂角上方的光刻膠；採用等離子刻蝕中的離子轟擊使多晶矽頂角圓化；去除光刻膠。本發明通過在光刻膠的橫向裁減後，採用等離子轟擊使多晶矽頂角圓化，有效改善了器件的電學性能。
文檔編號H01L21/306GK101577253SQ20081004332
公開日2009年11月11日 申請日期2008年5月6日 優先權日2008年5月6日
發明者呂煜坤, 娟 孫 申請人:上海華虹Nec電子有限公司