CN104465618B

CN104465618B - 闪存器件的测试结构及其制造方法

Info

Publication number: CN104465618B
Application number: CN201310446024.5A
Authority: CN
Inventors: 高学; 周志美; 柳会雄; 刘良
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2013-09-23
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2017-10-27
Anticipated expiration: 2033-09-23
Also published as: CN104465618A

Abstract

本发明提供一种闪存器件的测试结构及其制造方法，所述闪存器件的测试结构包括：形成于半导体衬底上的浮栅；与所述浮栅交叉设置的ONO介质层；以及与所述浮栅交叉设置且部分覆盖所述ONO介质层的控制栅。通过测试所述测试结构是否出现桥接，判断出闪存器件的控制栅刻蚀工艺是否存在异常，进而提高闪存器件的性能和可靠性。

Description

闪存器件的测试结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种闪存器件的测试结构及其制造方法。

背景技术

存储器用于存储大量数字信息，据调查显示，世界范围内，存储器交易约占半导体交易的30％。多年来，工艺技术的进步和市场需求的增加催生越来越多高密度的各种类型存储器，如RAM(随机存储器)、DRAM(动态随机存储器)、ROM(只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、FLASH(闪存)和FRAM(铁电存储器)等。其中，闪存存储器即FLASH已经成为非易失性半导体存储技术的主流。FLASH不但可以用电气方法为数据编程、擦去和读取数据，而且可以在电源中断过程中保留数据，并兼具存取速度快，质轻容量大及存取装置体积小等优点，被广泛应用在各类诸如智能卡、SIM卡(用户身份识别卡)、微控制器和手机等电子产品中。

FLASH器件基本分为两种类型：叠栅器件和分栅器件。叠栅器件通常包括浮栅与控制栅，其中，浮栅位于控制栅和基底之间，且处于浮置状态，没有和电路连接，用于存储数据；控制栅则与字线相接，用于控制浮栅。此外，浮栅和基底之间还包括隧穿氧化层，浮栅和控制栅之间还包括有隔离的介电层等。

请参考图1为现有典型的叠栅结构闪存单元的截面示意图，该类叠栅结构闪存单元包括沉积在基底1上的隧穿氧化层2，浮栅3位于所述隧穿氧化层2正上方，控制栅5堆叠在所述浮栅3上面，在所述控制栅5和所述浮栅3之间设有ONO(氧化物-氮化物-氧化物)介质层4，在所述浮栅3和所述控制栅5外面沉积有第一氧化物6，然后再在所述第一氧化物6上沉积一层氮化物7，并在所述氮化物7上沉积第二氧化物8。所述第一氧化物6、氮化物7和所述第二氧化物8形成一个ONO绝缘的介质结构。

然而，实际生产中发现制作的闪存器件经常出现浮栅桥接（FG bridge）的问题，影响器件的性能和可靠性。

发明内容

本发明的一个目的是制造性能更可靠的半导体器件。

根据本发明的第一方面，提供了一种闪存器件的测试结构，包括：

在半导体衬底上沉积第一多晶硅层并刻蚀所述第一多晶硅层形成浮栅；

在半导体衬底上沉积隔离材料形成与所述浮栅交叉的ONO介质层；以及

在半导体衬底上沉积第二多晶硅层并刻蚀形成与所述浮栅交叉的控制栅，所述控制栅部分覆盖所述ONO介质层。

可选的，在所述的闪存器件的测试结构的制造方法中，形成控制栅之后形成连接线，所述连接线将间隔的控制栅电性连接。

可选的，在所述的闪存器件的测试结构的制造方法中，形成控制栅的同时形成连接线，所述连接线将间隔的控制栅电性连接。

可选的，在所述的闪存器件的测试结构的制造方法中，所述第一多晶硅层的厚度为所述第二多晶硅层的厚度为所述ONO介质层的厚度为

本发明还提供一种闪存器件的测试结构，包括：

形成于半导体衬底上的浮栅；

与所述浮栅交叉设置的ONO介质层；以及

与所述浮栅交叉设置且部分覆盖所述ONO介质层的控制栅。

可选的，在所述的闪存器件的测试结构中，还包括将间隔的控制栅电性连接的连接线。

可选的，在所述的闪存器件的测试结构中，所述测试结构设置于划片线上。

可选的，在所述的闪存器件的测试结构中，所述测试结构与闪存器件的尺寸相同。

可选的，在所述的闪存器件的测试结构中，所述测试结构与所述闪存器件同时形成。

本发明的一个优点在于，提供一种闪存器件的测试结构及其制造方法，通过测试所述测试结构的浮栅是否出现桥接，判断测试结构的控制栅刻蚀工艺是否正常，进而判断出闪存器件的控制栅刻蚀工艺是否存在异常，提高闪存器件的性能和可靠性。

附图说明

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明。为了清楚起见，图中各个层的相对厚度以及特定区的相对尺寸并没有按比例绘制。在附图中：

图1是现有典型的叠栅结构闪存单元的截面示意图；

图2A至图2C是本发明实施例提供的闪存器件的测试结构的制造过程中的俯视示意图。

具体实施方式

在针对背景技术中提到的问题的研究中，本发明的发明人发现，之所以出现浮栅桥接的问题，是因为通常制作闪存器件时，先沉积第一多晶硅层然后刻蚀第一多晶硅层作为浮栅（FG），接着沉积氧化层-氮化层-氧化层(ONO)介质层并对所述ONO介质层进行刻蚀，随后再沉积第二多晶硅层并进行控制栅刻蚀工艺，此刻蚀步骤对工艺要求非常高，这是因为经过第一多晶硅层刻蚀后具有台阶，并且此刻蚀步骤不仅仅刻蚀多晶硅还需刻蚀ONO介质层，多晶硅与ONO材质的刻蚀选择比较低（一般为3:1左右），往往在ONO台阶处形成尖角（ONO fence），由此导致浮栅桥接，极大地影响器件的性能和可靠性。

基于上述发现，提出了本发明，设置闪存器件的测试结构（Test Key），通过测试测试结构的浮栅是否出现桥接进而监测闪存器件的控制栅刻蚀工艺是否存在异常，由此提高闪存器件的性能和可靠性。

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。

以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。本领域中公知的技术可以被应用于没有特别示出或描述的部分。

参照图2A至图2C，其中示出了本发明提出的闪存器件的测试结构的制造过程中的示意图，用于简要示出整个制造工艺的流程。

如图2A所示，首先，在半导体衬底上沉积第一多晶硅层，可利用LPCVD工艺沉积所述第一多晶硅层，反应气体例如为硅烷，所述反应气体中还可包括缓冲气体如氦气，所述第一多晶硅层的厚度例如在之间。然后，在形成的第一多晶硅层上涂布光阻(所述光阻未示出)，并图案化该光阻，以该图案化的光阻为掩膜，刻蚀第一多晶硅层，形成浮栅(Floating Gate，FG)101。

如图2B所示，接着，采用高密度电浆化学气相沉积法、电子回旋加速共振（ECR）等离子体化学气相沉积、常压化学气相沉积，或本领域技术人员公知的其他技术方法来沉积隔离材料。在本实施例中所述隔离材料为ONO（二氧化硅-氮化硅-二氧化硅）材料，然后，在形成的ONO材料上涂布光阻(所述光阻未示出)，并图案化该光阻，以该图案化的光阻为掩膜，刻蚀ONO材料，形成与所述浮栅101交叉设置的ONO介质层102。所述ONO介质层102的厚度例如在之间。

如图2C所示，接下来，在半导体衬底上沉积第二多晶硅层，可利用LPCVD工艺沉积所述第二多晶硅层，反应气体例如为硅烷，所述反应气体中还可包括缓冲气体如氦气，所述第二多晶硅层的厚度例如在之间，然后在形成的第二多晶硅层上涂布光阻(所述光阻未示出)，并图案化该光阻，以该图案化的光阻为掩膜，刻蚀第二多晶硅层，同时刻蚀ONO介质层，形成与所述浮栅101交叉设置的控制栅(Controling Gate，CG)103，所述控制栅103部分覆盖ONO介质层102，即，所述控制栅的线宽大于所述ONO介质层间隔（ONOspace）的线宽要大，控制栅下方要有一定的ONO留下。

最后，在半导体衬底上沉积连接层，然后在形成的连接层上涂布光阻(所述光阻未示出)，并图案化该光阻，以该图案化的光阻为掩膜，刻蚀连接层形成连接线104，将间隔的控制栅103连接起来以便进行测试。本实施例中，所述连接线104的材质也选为多晶硅，与控制栅103采用相同的工艺形成。当然，也可以形成控制栅103后再另行形成连接线104，亦可实现本发明的目的。

如此，完成闪存器件的测试结构的制作过程，可利用该测试结构模拟闪存器件的制作工艺，通过电性测试，例如，在一端加电压，测试另一端的电流达到某个给定值，如1E-6A，这时对应的外加电压在控制栅上的电压就是发生了桥接的电压，如果该电压小于某个给定值，就认为浮栅间发生了桥接，否则认为没有桥接。如此，来监控是否存在浮栅的桥接，判断测试结构的控制栅刻蚀工艺是否正常，进而判断闪存器件的控制栅刻蚀工艺是否正常，提高器件的性能和可靠性。

根据本发明的另一面，还提供一种闪存器件的测试结构，如图2C所示，所述闪存器件的测试结构，包括：形成于半导体衬底上的浮栅101；与所述浮栅101交叉设置的ONO介质层102；以及与所述浮栅101交叉设置且部分覆盖ONO介质层102的控制栅103。通过连接线104将间隔设置的控制栅103电连接，并进行电性测试来监测测试结构的浮栅101是否存在桥接，判断测试结构的控制栅刻蚀工艺是否正常，进而推断闪存器件的控制栅刻蚀工艺是否符合要求，以提高闪存器件的性能和可靠性。

本实施例中，所述闪存器件的测试结构的尺寸（CD）与其监测的闪存器件的尺寸相同，如此最能反映闪存器件的控制栅刻蚀工艺是否符合工艺要求。当然，所述闪存器件的测试结构的尺寸也可以略大于或者略小于其监测的闪存器件，亦可以起到一定的监测作用。

本实施例中，示意性的画出四条控制栅103，然而，所述控制栅103的数目在其他实施例中可以根据应用或设备配置进行变通。

本实施例中，所述闪存器件的测试结构设置于划片线（scribe line）上，可与其监测的闪存器件同步制作完成，如此无需增加工艺步骤。

总之，如上所述，根据本发明的闪存器件的测试结构是否出现桥接可模拟出闪存器件制作工艺是否存在异常，并且因此提高了半导体器件的可靠性。

虽然已经通过示例性实施例对本发明进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例性实施例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种闪存器件浮栅是否桥接的测试结构的制造方法，其特征在于，包括：

在半导体衬底上沉积第二多晶硅层并刻蚀形成与所述浮栅交叉的控制栅，所述控制栅部分覆盖所述ONO介质层，且所述控制栅的线宽大于ONO介质层间隔的线宽。

2.如权利要求1所述的闪存器件浮栅是否桥接的测试结构的制造方法，其特征在于，形成控制栅之后形成连接线，所述连接线将间隔的控制栅电性连接。

3.如权利要求1所述的闪存器件浮栅是否桥接的测试结构的制造方法，其特征在于，形成控制栅的同时形成连接线，所述连接线将间隔的控制栅电性连接。

4.如权利要求1所述的闪存器件浮栅是否桥接的测试结构的制造方法，其特征在于，所述第一多晶硅层的厚度为

5.如权利要求1所述的闪存器件浮栅是否桥接的测试结构的制造方法，其特征在于，所述第二多晶硅层的厚度为

6.如权利要求1所述的闪存器件浮栅是否桥接的测试结构的制造方法，其特征在于，所述ONO介质层的厚度为

7.一种闪存器件浮栅是否桥接的测试结构，其特征在于，包括：

形成于半导体衬底上的浮栅；

与所述浮栅交叉设置的ONO介质层；以及

与所述浮栅交叉设置且部分覆盖所述ONO介质层的控制栅，所述控制栅的线宽大于ONO介质层间隔的线宽。

8.如权利要求7所述的闪存器件浮栅是否桥接的测试结构，其特征在于，还包括将间隔的控制栅电性连接的连接线。

9.如权利要求7所述的闪存器件浮栅是否桥接的测试结构，其特征在于，所述闪存器件的测试结构设置于划片线上。

10.如权利要求7所述的闪存器件浮栅是否桥接的测试结构，其特征在于，所述闪存器件的测试结构与所述闪存器件的尺寸相同。

11.如权利要求7所述的闪存器件浮栅是否桥接的测试结构，其特征在于，所述闪存器件的测试结构与所述闪存器件同时形成。