CN101577253B - Eeprom器件制备中写入栅极顶角圆化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种EEPROM器件制备中写入栅极顶角圆化的方法，其在多晶硅淀积之后，包括：多晶硅的刻蚀，形成多晶硅顶角；光刻胶横向裁减，去除多晶硅顶角上方的光刻胶；采用等离子刻蚀中的离子轰击使多晶硅顶角圆化；去除光刻胶。本发明通过在光刻胶的横向裁减后，采用等离子轰击使多晶硅顶角圆化，有效改善了器件的电学性能。

Description

EEPROM器件制备中写入栅极顶角圆化的方法
技术领域
本发明涉及一种EEPROM器件中写入栅极的制作方法，特别涉及写入栅极顶角圆化的方法。
背景技术
在EEPROM器件制备中，经常利用到双层多晶硅结构，其中包括写入栅极。该写入栅极全部坐落于浅沟槽结构上方。
传统的写入栅极形成工艺流程如下：
首先利用光刻方法将写入栅极图形转移到光刻胶4上(图1，其中1为硅衬底，2为氧化硅层)，然后利用等离子刻蚀工艺形成写入栅极结构。通常的栅极刻蚀工艺中，第一步是将多晶硅3表面自然生成的一层薄氧化膜(native oxide)打开，一般是多采用含F或者含Cl的气体进行刻蚀，同时可能会添加Ar等气体增强刻蚀。第二步进行多晶硅3刻蚀。一般采用含F、含Cl或者HBr等气体进行刻蚀，同时可能添加O2，He-O2，N2，He等气体改善多晶硅形貌或者多晶硅对下层浅沟槽氧化膜的选择比。多晶硅刻蚀将停止于下层浅沟槽氧化膜10上，并要求多晶硅对下层浅沟槽氧化膜的选择比达到一定要求(图2)。然后，去除残余的光刻胶和残留物，获得写入栅极结构(图3)。
传统的多晶硅栅极刻蚀都是希望获得垂直的栅极结构，因此栅极顶角一般是直角。在下层浅沟槽氧化膜和有源区的高度差影响下，写入栅极顶角往往会呈现尖锐的锐角7(图3)。这种尖角容易成为顶端放电区，造成写入栅极电学特定的下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种EEPROM器件制备中写入栅极顶角圆化的方法。
为解决上述技术问题，本发明的EEPROM器件制备中写入栅极顶角圆化的方法，在写入栅极淀积之后，包括如下步骤：
第一步，多晶硅的刻蚀，形成多晶硅顶角；
第二步，采用等离子刻蚀工艺进行光刻胶横向裁减，去除多晶硅顶角上方的光刻胶；
第三步，采用等离子刻蚀中的离子轰击使多晶硅顶角圆化；
第四步，去除光刻胶。
本发明的EEPROM器件制备中写入栅极顶角圆化的方法，在多晶硅刻蚀后，利用光刻胶的横向裁减将多晶硅顶角曝露出来，后通过离子轰击将精锐的顶角圆化，有效的改变了写入栅极的形貌，改善器件的电学性能。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为EEPROM器件制备中写入栅极的光刻胶图形转移示意图；
图2为EEPROM器件制备中写入栅极刻蚀后的示意图；
图3为原有工艺中写入栅极顶角示意图；
图4为本发明的方法流程示意图；
图5为本发明的光刻胶裁减后示意图；
图6为本发明的多晶硅顶角圆化后示意图；
图7为图6去除光刻胶后示意图。
具体实施方式
本发明的EEPROM器件制备中写入栅极顶角圆化的方法是在制备形成浅沟槽隔离之后，在传统栅极的等离子刻蚀过程中增加了光刻胶裁减和栅极顶角圆化两个步骤，图4为工艺流程示意，说明如下：
1、首先，多晶硅的刻蚀。即利用光刻工艺形成光刻胶图形(见图2)，后利用光刻胶图形为掩膜层，刻蚀多晶硅至STI氧化膜上(见图3)，由于STI氧化膜和有源区有高度差，故刻蚀的结果为多晶硅栅极的顶角呈尖锐状角7；
2、紧接着，去除多晶硅栅极顶角上方的光刻胶，即利用等离子体刻蚀法进行光刻胶的横向裁减(见图5)。此过程可通过调整刻蚀工艺条件使光刻胶的横向刻蚀增强来实现，可采用Cl2、O2和HBr等气体为刻蚀气体，并增强源功率，使等离子刻蚀过程中横向刻蚀性增强；同时可以采用一些CF等气体改善光刻胶的形貌。去除光刻胶后，多晶硅顶角7暴露出来，以便于随后的顶角圆化处理。
3、进行多晶硅顶角7的圆化处理(图6)；由于此时多晶硅顶角暴露出来，可利用等离子刻蚀中的离子轰击可以使其圆化，(例如利用增强等离子刻蚀的轰击作用，将多晶硅顶角削掉)。
最后，去除残余光刻胶和残留物，即获得具备圆化顶角8的多晶硅写入栅极(见图7)。该步骤可以采用化学湿法反应或者等离子灰化等工艺实现。
本发明的第一步刻蚀中，还需要将多晶硅表面自然生成的薄氧化膜去除。可采用含F或者含Cl的气体进行刻蚀，同时可能会添加Ar等气体增强刻蚀工艺。刻蚀中可采用双功率源刻蚀设备，刻蚀工艺参数可调节为：源功率在100～800W之间，偏转功率在20～400W之间，刻蚀腔内气体压力为2mT～30mT之间，气体采用CF4，SF6等，或者添加Ar气体增强刻蚀；刻蚀终止采用时间控制方式。优化的条件为：源功率为150W～500W之间，偏转功率在50～250W之间，气体压力为4mT～20mT之间，CF4气体流量可为30～150sccm之间，刻蚀时间可为8～15秒之间。而多晶硅刻蚀一般采用含F、含Cl或者HBr等气体进行刻蚀，同时可能添加O2、He和O2混合气体、N2、He等气体改善多晶硅形貌或者提高多晶硅对下层浅沟槽氧化膜的选择比。刻蚀时的工艺条件可调节为：源功率在100～800W之间，偏转功率在20～400W之间，气体压力为4mT～80mT之间，CF4气体流量为0～100sccm之间，Cl2气体流量为10～200sccm之间，HBr气体流量为0～300sccm之间，O2流量为0～20sccm之间，N2流量为0～20sccm之间。优化的条件为：源功率为200～500W，偏转功率为80～250W，气体压力为4mT～20mT，CF4气体流量为0～60sccm，Cl2气体流量为10～150sccm，HBr气体流量为0～200sccm，O2流量为1～10sccm，N2流量为0～15sccm。
第二步，进行残余光刻胶裁减。通过对光刻胶的横向裁减，多晶硅栅极顶角上方的光刻胶被去除，而多晶硅顶角暴露出来，以便于随后的顶角圆化处理。此过程多采用Cl2，O2，HBr等气体，并增强源功率，降低偏转功率，使等离子的横向刻蚀性增强；同时可能增加一些含C等气体增加一些淀积物，保护光刻胶的形貌。例如：源功率为200～1200W，偏转功率为0～200W，气体压力为10～150mT，Cl2气体流量为0～200sccm，HBr气体流量为0～300sccm，O2流量为0～200sccm，碳氟系气体(CHF3、CH2F2、CH3F或C4F6中的一种)等气体流量为0～100sccm。优化的条件为：源功率为300～1000W，偏转功率为0～100W，气体压力为30～100mT，Cl2气体流量为10～150sccm，HBr气体流量为20～200sccm，O2流量为30～150sccm，碳氟系气体流量为10～50sccm。
第三步，进行多晶硅顶角圆化处理。由于此时多晶硅顶角暴露出来，利用等离子刻蚀的离子轰击作用可以使其圆化。如一种方法是增强等离子刻蚀的轰击作用(bombardment)，将多晶硅顶角削掉，且因圆化处理过程不会太长，故在该过程中不会损伤STI的氧化膜。例如：刻蚀中可采用双功率源刻蚀设备，源功率为80～800W，偏转电压为60～600W，气体压力为2～50mT，Cl2气体流量为0～100sccm，HBr气体流量为0～200sccm，O2流量为0～30sccm，Ar流量为30～250sccm。优化的条件为：源功率为100～400W，偏转电压为250～500W，气体压力为2～20mT，Cl2气体流量为10～50sccm，HBr气体流量为10～80sccm，O2流量为1～20sccm，Ar流量为80～200sccm。
本发明通过调节光刻胶裁减程度和圆化处理强度，可以使多晶硅顶角圆化程度在一定范围变动。

Claims (6)

1.EEPROM器件制备中写入栅极顶角圆化的方法，其特征在于，在制备写入栅极的多晶硅淀积之后，包括以下步骤：
第一步，多晶硅的刻蚀，形成多晶硅顶角；
第二步，采用等离子刻蚀工艺进行光刻胶横向裁减，去除多晶硅顶角上方的光刻胶；
第三步，采用等离子刻蚀中的离子轰击使多晶硅顶角圆化；
第四步，去除光刻胶。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤二中光刻胶的横向裁减采用Cl2、O2和HBr为刻蚀气体。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤二中光刻胶的横向裁减的刻蚀工艺条件：源功率为200～1200W，偏转功率为0～200W，气体压力为10～150mT，Cl2气体流量为0～200sccm，HBr气体流量为0～300sccm，O2流量为0～200sccm。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤二中光刻胶的横向裁减的刻蚀工艺条件：源功率为300～1000W，偏转功率为0～100W，气体压力为30～100mT，Cl2气体流量为10～150sccm，HBr气体流量为20～200sccm，O2流量为30～150sccm。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中多晶硅顶角圆化处理的等离子刻蚀的工艺条件为：源功率为80～800W，偏转电压为60～600W，气体压力为2～50mT，Cl2气体流量为0～100sccm，HBr气体流量为0～200sccm，O2流量为0～30sccm，Ar流量为30～250sccm。
6.按照权利要求5所述的的方法，其特征在于，所述步骤三中多晶硅顶角圆化处理的等离子刻蚀的工艺条件为：源功率为100～400W，偏转电压为250～500W，气体压力为2～20mT，Cl2气体流量为10～50sccm，HBr气体流量为10～80sccm，O2流量为1～20sccm，Ar流量为80～200sccm。
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