CN103247527A - 一种去除硅纳米晶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除硅纳米晶的方法，该方法是采用化学机械研磨的方法实现的，该化学机械研磨是以氮化硅作为研磨的终止层，并且该化学机械研磨是在二氧化硅/氮化硅/硅纳米晶/HTO四层结构生成之后进行的。本发明提供的去除硅纳米晶的方法，用于清除存储器件以外区域的硅纳米晶，具有工艺窗口大，方法简单，可靠性高，与传统CMOS工艺兼容性好，易于批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及硅纳米晶制作技术领域，特别涉及一种去除硅纳米晶的方法。
背景技术
随着微电子工艺节点的不断推进，基于多晶硅浮栅的传统闪存技术面临着严重的技术难题，其中最重要的问题是器件尺寸按等比例微缩化与器件可靠性之间的矛盾无法得到有效解决。为解决这个矛盾，S.Tiwari在1996年提出了基于分立存储的硅纳米晶存储器。这种存储器具有擦写速度快、可靠性高、制作工艺简单、成本低、与传统CMOS工艺完全兼容等优点，是闪存微缩化发展的替代方案之一，也是最接近产业化生产的新一代非挥发性存储器。
但是对于硅纳米晶浮栅存储器也存在着工艺集成上的问题，特别是纳米晶的去除工艺问题。硅纳米晶浮栅层以外区域的纳米晶不能去除干净，会造成后续工艺参数的歧变，使得外围电路器件特性变差。同时也会对相关的工艺机台造成颗粒污染，从而影响其它产品。因此，在硅纳米晶大规模生产过程中，如何干净彻底地去除硅纳米晶极其重要。
传统去除硅纳米晶的方法有两种：干法刻蚀和湿法刻蚀。用干法刻蚀工艺参数很难控制，很容易会刻蚀不足造成硅纳米晶去除不干净，或者过度刻蚀造成对硅材料衬底的损伤；用湿法刻蚀会产生过多地侧向刻蚀，从而造成栅长的过多损失。因此相应去除硅纳米晶的工艺窗口非常小，工艺参数很难控制。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种去除硅纳米晶的方法，以快速有效的去除硅纳米晶。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种去除硅纳米晶的方法，该方法是采用化学机械研磨的方法实现的，该化学机械研磨是以氮化硅作为研磨的终止层，并且该化学机械研磨是在二氧化硅/氮化硅/硅纳米晶/HTO四层结构生成之后进行的。
上述方案中，所述氮化硅只存在于需要去除的纳米晶所在区域，所述硅纳米晶存在于整片区域，需要被保留的硅纳米晶处于单层二氧化硅之上。
上述方案中，该方法具体包括以下步骤：在硅衬底上热氧化一层二氧化硅；采用LPCVD方法在二氧化硅上淀积一层氮化硅；对氮化硅和二氧化硅进行光刻，直至露出硅衬底，得到需要刻蚀的区域；在光刻后的氮化硅及硅衬底上淀积第一HTO层；采用稀氢氟酸处理第一HTO层的表面，并用LPCVD方法在第一HTO层表面淀积一层硅纳米晶；在硅纳米晶上淀积第二HTO层；采用化学机械研磨的方法，以氮化硅为终止层，去除氮化硅层之上的第二HTO层、硅纳米晶和第一HTO层三层结构；以及去除氮化硅。
上述方案中，所述采用LPCVD方法在二氧化硅上淀积一层氮化硅的步骤中，该氮化硅的厚度范围为50～60nm。所述在光刻后的氮化硅及硅衬底上淀积第一HTO层的步骤中，该第一HTO层的厚度范围为4～7nm。所述在硅纳米晶上淀积第二HTO层的步骤中，该第二HTO层的厚度范围为7～12nm。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、利用本发明，可以快速有效的去除硅纳米晶，使得外围电路区域的纳米晶污染完全得到清除，从而避免在硅纳米晶存储器的制造过程中对自身器件和对机台的污染。
2、利用本发明，可以避免湿法刻蚀带来的侧向刻蚀，从而可以避免器件栅长的损失，提高去除硅纳米晶的工艺窗口。
3、本发明提供的去除硅纳米晶的方法，用于清除存储器件以外区域的硅纳米晶，具有工艺窗口大，方法简单，可靠性高，与传统CMOS工艺兼容性好，易于批量生产。
附图说明
图1是依照本发明实施例的去除硅纳米晶的方法流程图；
图2-1至图2-8是依照本发明实施例的去除硅纳米晶的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
针对上述如何有效快速有效的去除硅纳米晶问题，本发明是采用氮化硅作为研磨的终止层，使得要去除的硅纳米晶与需要保留的硅纳米晶不处于同一平面，这样就可以通过化学机械研磨的方式去除掉不需要的硅纳米晶，效率极高。
采用化学机械研磨的方法，只需要增加氮化硅作为研磨的终止层，方法简单，而且与传统CMOS工艺完全兼容，仅需增加一道光刻步骤，费用低廉，非常适合大规模生产的广泛应用。
本发明提供的去除硅纳米晶的方法，是用化学机械研磨的方法实现的，该化学机械研磨是以氮化硅作为研磨的终止层，并且该化学机械研磨是在二氧化硅/氮化硅/硅纳米晶/HTO四层结构生成之后进行的。其中，氮化硅只存在于需要去除的纳米晶所在区域，硅纳米晶存在于整片区域，需要被保留的硅纳米晶处于单层二氧化硅之上。
如图1和图2所示，图1是依照本发明实施例的去除硅纳米晶的方法流程图，图2-1至图2-8示出了依照本发明实施例的去除硅纳米晶的工艺流程图，该方法具体包括以下步骤：
如图2-1所示，先在硅衬底上热氧化一层二氧化硅；
如图2-2所示，采用LPCVD方法在二氧化硅上淀积一层氮化硅，厚度范围为50～60nm；
如图2-3所示，对氮化硅和二氧化硅进行光刻，直至露出硅衬底，得到需要刻蚀的区域，即有源区；
如图2-4所示，在光刻后的氮化硅及硅衬底上淀积第一二氧化硅(HTO)层，厚度范围为4～7nm；
如图2-5所示，采用稀氢氟酸处理第一HTO层的表面，并用LPCVD方法在第一HTO层表面淀积一层高密度的硅纳米晶；
如图2-6所示，在硅纳米晶上淀积第二HTO层，厚度范围为7～12nm；
如图2-7所示，采用化学机械研磨(CMP)的方法，以氮化硅为终止层，去除氮化硅层之上的第二HTO层、硅纳米晶和第一HTO层三层结构；
如图2-8所示，最后再去除氮化硅，完成硅纳米晶的去除。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种去除硅纳米晶的方法，其特征在于，该方法是采用化学机械研磨的方法实现的，该化学机械研磨是以氮化硅作为研磨的终止层，并且该化学机械研磨是在二氧化硅/氮化硅/硅纳米晶/HTO四层结构生成之后进行的。
2.根据权利要求1所述的去除硅纳米晶的方法，其特征在于，所述氮化硅只存在于需要去除的纳米晶所在区域，所述硅纳米晶存在于整片区域，需要被保留的硅纳米晶处于单层二氧化硅之上。
3.根据权利要求1所述的去除硅纳米晶的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
在硅衬底上热氧化一层二氧化硅；
采用LPCVD方法在二氧化硅上淀积一层氮化硅；
对氮化硅和二氧化硅进行光刻，直至露出硅衬底，得到需要刻蚀的区域；
在光刻后的氮化硅及硅衬底上淀积第一HTO层；
采用稀氢氟酸处理第一HTO层的表面，并用LPCVD方法在第一HTO层表面淀积一层硅纳米晶；
在硅纳米晶上淀积第二HTO层；
采用化学机械研磨的方法，以氮化硅为终止层，去除氮化硅层之上的第二HTO层、硅纳米晶和第一HTO层三层结构；以及
去除氮化硅。
4.根据权利要求3所述的去除硅纳米晶的方法，其特征在于，所述采用LPCVD方法在二氧化硅上淀积一层氮化硅的步骤中，该氮化硅的厚度范围为50～60nm。
5.根据权利要求3所述的去除硅纳米晶的方法，其特征在于，所述在光刻后的氮化硅及硅衬底上淀积第一HTO层的步骤中，该第一HTO层的厚度范围为4～7nm。
6.根据权利要求3所述的去除硅纳米晶的方法，其特征在于，所述在硅纳米晶上淀积第二HTO层的步骤中，该第二HTO层的厚度范围为7～12nm。
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