CN115835634A

CN115835634A - 闪存器件的制造方法

Info

Publication number: CN115835634A
Application number: CN202211580398.1A
Authority: CN
Inventors: 张连宝; 严强生
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2022-12-06
Filing date: 2022-12-06
Publication date: 2023-03-21

Abstract

本发明提供了一种闪存器件的制造方法，在衬底上依次形成浮栅层、层间介质层、控制栅层和具有开口的硬掩膜层；去除所述开口暴露的部分控制栅层，以在控制栅层内形成凹陷；在所述开口的侧壁上形成第一侧墙，所述第一侧墙覆盖并填满所述凹陷的靠近硬掩膜层的一侧；在所述开口的侧壁形成第二侧墙；去除所述开口暴露的浮栅层并在所述开口内形成字线；去除所述硬掩膜层及其下方的控制栅层、层间介质层和浮栅层，以形成控制栅和浮栅。本发明在形成第一侧墙之前去除了开口暴露的部分控制栅层，减小第一侧墙下方的控制栅层的厚度，使最终形成的控制栅中越靠近字线的部分所具有的厚度越小，从而圆滑控制栅的顶角，避免控制栅和字线之间的隔离失效。

Description

闪存器件的制造方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种闪存器件的制造方法。

背景技术

随着科技的发展，数据存储介质应用由一些传统的非易失存储器转向闪存型存储器，以闪存为主要存储介质的大容量固态存储设备已经成为当今数据存储的主流方案之一。

参阅图1，分栅式闪存器件通常包括字线(Word Line，WL)10和垂直堆叠与字线10两侧的浮栅(Floating Gate，FG)20和控制栅(Control Gate，CG)30，其中，控制栅30上形成有第一侧墙40，控制栅30与字线10之间形成有第二侧墙41。参阅图2和图3，在形成所述第一侧墙40之后，由于控制栅层31较厚(例如为

)，刻蚀第一侧墙41暴露出的控制栅层31的过程中会出现侧掏现象，导致刻蚀后的控制栅层31的侧壁呈现向内凹陷的弓形轮廓(BowProfile)，并使得控制栅层31的顶角A处较尖锐。参阅图4，在控制栅层31的刻蚀工艺之后进行的湿法清洗等工艺会回刻第一侧墙40，使得控制栅层31的顶角A暴露。继续参阅图1，由于控制栅层31的顶角A暴露且较尖锐，因此，最终形成在第一侧墙40表面和控制栅30的侧壁上的第二侧墙41厚度不均，其靠近所述顶角A处的部分最薄，严重时第二侧墙41甚至可能在所述顶角A处发生断裂，从而无法有效隔离后续形成的控制栅30和字线10，并导致分栅式闪存器件失效。

鉴于此，需要一种方法减少或避免因控制栅的顶角过于尖锐导致的第二侧墙厚度不均或断裂，从而避免控制栅和字线之间的隔离失效，确保闪存器件的正常运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种闪存器件的制造方法，减少或避免因控制栅的顶角过于尖锐导致的第二侧墙厚度不均或断裂，从而避免控制栅和字线之间的隔离失效，确保闪存器件的正常运行。

为了达到上述目的，本发明提供了一种闪存器件的制造方法，包括：

提供衬底，所述衬底上依次形成有浮栅层、层间介质层、控制栅层和硬掩膜层，所述硬掩膜层上形成有暴露所述控制栅层的开口；

去除所述开口暴露的部分控制栅层，以在所述控制栅层内形成凹陷；

在所述开口的侧壁上形成第一侧墙，所述第一侧墙覆盖并填满所述凹陷的靠近所述硬掩膜层的一侧；

去除所述开口暴露的控制栅层及所述开口下方的层间介质层，以使所述开口暴露所述浮栅层；

形成第二侧墙，所述第二侧墙覆盖所述第一侧墙的表面和所述控制栅层的侧壁；

去除所述开口暴露的浮栅层，以使所述开口暴露所述衬底，并在所述开口内形成字线；以及，

去除所述硬掩膜层及所述硬掩膜层下方的控制栅层、层间介质层和浮栅层，以形成控制栅和浮栅。

可选的，采用各向同性的干法刻蚀工艺去除所述开口暴露的部分控制栅层。

可选的，所述凹陷的表面呈弧形。

可选的，所述凹陷下方的控制栅层的厚度在所述控制栅层的总厚度的三分之二至六分之五之间，且所述凹陷下方的控制栅层中越靠近所述凹陷的中心处的厚度越小。

可选的，所述控制栅的截面呈梯形或类梯形，且所述控制栅中越靠近所述字线的部分所具有的厚度越小。

可选的，所述干法刻蚀工艺中，硬掩膜层和控制栅层之间的刻蚀选择比为1：5～1：10。

可选的，在去除所述开口暴露的浮栅层之后，在所述开口内形成字线之前，还包括：

在所述开口的侧壁和底部形成第三侧墙。

可选的，所述衬底和所述浮栅层之间还形成有栅氧化层。

可选的，所述层间介质层为氧化硅层、氮化硅层和氧化硅层堆叠而成的ONO叠层结构。

可选的，所述闪存器件的制造方法用于制造分栅式闪存器件。

综上所述，本发明提供一种闪存器件的制造方法，在衬底上依次形成浮栅层、层间介质层、控制栅层和具有开口的硬掩膜层；去除所述开口暴露的部分控制栅层，以在所述控制栅层内形成凹陷；在所述开口的侧壁上形成第一侧墙，所述第一侧墙覆盖并填满所述凹陷的靠近所述硬掩膜层的一侧；在所述开口的侧壁形成第二侧墙；去除所述开口暴露的浮栅层，并在所述开口内形成字线；以及，去除所述硬掩膜层及其下方的控制栅层、层间介质层和浮栅层，以形成控制栅和浮栅。本发明在形成第一侧墙之前去除了开口暴露的部分控制栅层，减小了所述第一侧墙下方的控制栅层的厚度，使最终形成的控制栅中越靠近字线的部分所具有的厚度越小，从而圆滑所述控制栅的顶角，进而避免控制栅和字线之间的隔离失效，确保闪存器件的正常运行。

附图说明

图1为一闪存器件的结构示意图；

图2至图4为一闪存器件的制造过程中部分步骤对应的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的闪存器件的制造方法的流程图；

图6至图12为本发明一实施例提供的闪存器件的制造方法中各个步骤对应的结构示意图；

其中，附图标记如下：

10-字线；20-浮栅；30-控制栅；31-控制栅层；40-第一侧墙；41-第二侧墙；

100-衬底；101-栅氧化层；110-浮栅层；111-浮栅；120-层间介质层；130-控制栅层；131-凹陷；132-控制栅；140-硬掩膜层；150-开口；151-第一侧墙；152-第二侧墙；153-第三侧墙；160-字线；

A-顶角。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图5为本发明一实施例提供的闪存器件的制造方法的流程图。参阅图5，所述闪存器件的制造方法包括：

步骤S01：提供衬底，所述衬底上依次形成有浮栅层、层间介质层、控制栅层和硬掩膜层，所述硬掩膜层上形成有暴露所述控制栅层的开口；

步骤S02：去除所述开口暴露的部分控制栅层，以在所述控制栅层内形成凹陷；

步骤S03：在所述开口的侧壁上形成第一侧墙，所述第一侧墙覆盖并填满所述凹陷的靠近所述硬掩膜层的一侧；

步骤S04：去除所述开口暴露的控制栅层及所述开口下方的层间介质层，以使所述开口暴露所述浮栅层；

步骤S05：形成第二侧墙，所述第二侧墙覆盖所述第一侧墙的表面和所述控制栅层的侧壁；

步骤S06：去除所述开口暴露的浮栅层，以使所述开口暴露所述衬底，并在所述开口内形成字线；以及，

步骤S07：去除所述硬掩膜层及所述硬掩膜层下方的控制栅层、层间介质层和浮栅层，以形成控制栅和浮栅。

图6至图12为本发明一实施例提供的闪存器件的制造方法中各个步骤对应的结构示意图，下面结合图6至图12详细说明本实施例所述的闪存器件的制造方法。

首先，参阅图6，执行步骤S01，提供衬底100，所述衬底100上依次形成有浮栅层110、层间介质层120、控制栅层130和硬掩膜层140，所述硬掩膜层140上形成有暴露所述控制栅层130的开口150。示例性的，形成所述开口150的过程包括：在所述衬底100上依次沉积形成浮栅层110、层间介质层120、控制栅层130和硬掩模层140；对所述硬掩模层140进行光刻及刻蚀处理，以图形化所述硬掩模层140，从而形成所述开口150。

本实施例中，所述衬底100和所述浮栅层110之间还形成有栅氧化层101。可选的，所述层间介质层120为氧化硅层、氮化硅层和氧化硅层堆叠而成的ONO叠层结构。本实施例中，所述栅氧化层101为氧化硅层，所述浮栅层110和所述控制栅层130为多晶硅层，所述硬掩模层140为氮化硅层，在本发明的其他实施例中，上述各个膜层的具体材料可以根据实际需要进行调整，本发明对此不做限制。

接着，参阅图7，执行步骤S02，去除所述开口150暴露的部分控制栅层130，以在所述控制栅层130内形成凹陷131。本实施例中，采用各向同性的干法刻蚀工艺去除所述开口150暴露的部分控制栅层130。可选的，所述干法刻蚀工艺中，所述硬掩膜层140和所述控制栅层130之间的刻蚀选择比为1：5～1：10。

本实施例中，所述凹陷131的表面呈弧形，所述凹陷131下方的控制栅层130的厚度在所述控制栅层130的总厚度的三分之二至六分之五之间，且所述凹陷131下方的控制栅层130中越靠近所述凹陷131的中心处的厚度越小。示例性的，所述控制栅层130的总厚度为

所述凹陷131下方的控制栅层130的厚度为

随后，参阅图8，执行步骤S03，在所述开口150的侧壁上形成第一侧墙151，所述第一侧墙151覆盖并填满所述凹陷131的靠近所述硬掩膜层140的一侧。示例性的，形成所述第一侧墙151的过程包括：在所述开口150内沉积第一侧墙材料层(图中未示出)，所述第一侧墙材料层延伸覆盖所述开口150两侧的硬掩模层140的表面；刻蚀所述第一侧墙材料层，以在所述开口150的侧壁上形成第一侧墙151。可选的，所述第一侧墙151为氧化硅层。

接着，参阅图9，执行步骤S04，去除所述开口150暴露的控制栅层130及所述开口150下方的层间介质层120，以使所述开口150暴露所述浮栅层110。本实施例中，采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述开口150暴露的控制栅层130及所述开口150下方的层间介质层120。可选的，在进行所述各向异性的干法刻蚀工艺之后，还包括湿法清洗工艺，以去除前道刻蚀工艺中的杂质及副产物。

接着，参阅图10，执行步骤S05，形成第二侧墙152，所述第二侧墙152覆盖所述第一侧墙151的至少部分表面和所述控制栅层130的侧壁。本实施例中，所述第二侧墙152的形成方法与所述第一侧墙的形成方法相同，在此不再赘述。可选的，所述第二侧墙152为氧化硅层和氮化硅层堆叠而成的ON叠层结构。

随后，参阅图11，执行步骤S06，去除所述开口150暴露的浮栅层110，以使所述开口150暴露所述衬底110，并在所述开口150内形成字线160。

示例性的，所述字线160的形成过程包括：以所述硬掩模层140、所述第一侧墙151和所述第二侧墙152为掩膜刻蚀所述开口150暴露的浮栅层110及所述开口150下方的栅氧化层101，以使所述开口150暴露所述衬底110；在所述开口150的侧壁及底部形成第三侧墙153(所述第三侧墙153的形成过程与所述第一侧墙151的形成过程相同，在此不再赘述)；在所述开口150内及所述开口150两侧的硬掩模层140上沉积形成字线材料层(图中未示出)，对所述字线材料层进行平坦化处理以及刻蚀处理，以在所述开口150内形成字线160。可选的，采用化学机械研磨工艺进行平坦化处理。可选的，所述第三侧墙153为氧化硅层。所述字线160为多晶硅层。

接着，参阅图12，执行步骤S07，去除所述硬掩膜层140及所述硬掩膜层140下方的控制栅层130、层间介质层120和浮栅层110，以形成控制栅132和浮栅111。可选的，采用干法刻蚀工艺去除所述硬掩膜层140及所述硬掩膜层140下方的控制栅层130、层间介质层120、浮栅层110和栅氧化层101。本实施例中，所述控制栅132的截面呈梯形或类梯形，且所述控制栅132中越靠近所述字线160的部分所具有的厚度越小。

本实施例中，所述闪存器件的制造方法用于制造分栅式闪存器件，在本发明的其他实施例中，所述闪存器件的制造方法也可以用于制造其他类型的闪存器件或其他结构相同的半导体器件，本发明对此不做限制。

对比图1和图12可知，现有的闪存器件中控制栅30的顶角A相对尖锐，第二侧墙41的靠近顶角A处的部分较薄，有断裂的风险，影响了控制栅30和字线10的隔离效果；而本实施例所形成的闪存器件中，控制栅132的截面呈梯形或类梯形形貌，且所述控制栅132中越靠近所述字线160的部分所具有的厚度越小，因此，所述控制栅132的靠近所述字线160的顶角为钝角，相对圆滑，不容易导致第二侧墙152出现断裂情况，从而避免了控制栅132和字线160之间的隔离失效，确保了闪存器件的正常运行。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种闪存器件的制造方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的闪存器件的制造方法，其特征在于，采用各向同性的干法刻蚀工艺去除所述开口暴露的部分控制栅层。

3.如权利要求2所述的闪存器件的制造方法，其特征在于，所述凹陷的表面呈弧形。

4.如权利要求3所述的闪存器件的制造方法，其特征在于，所述凹陷下方的控制栅层的厚度在所述控制栅层的总厚度的三分之二至六分之五之间，且所述凹陷下方的控制栅层中越靠近所述凹陷的中心处的厚度越小。

5.如权利要求3所述的闪存器件的制造方法，其特征在于，所述控制栅的截面呈梯形或类梯形，且所述控制栅中越靠近所述字线的部分所具有的厚度越小。

6.如权利要求2所述的闪存器件的制造方法，其特征在于，所述干法刻蚀工艺中，硬掩膜层和控制栅层之间的刻蚀选择比为1：5～1：10。

7.如权利要求1所述的闪存器件的制造方法，其特征在于，在去除所述开口暴露的浮栅层之后，在所述开口内形成字线之前，还包括：

在所述开口的侧壁和底部形成第三侧墙。

8.如权利要求1所述的闪存器件的制造方法，其特征在于，所述衬底和所述浮栅层之间还形成有栅氧化层。

9.如权利要求1所述的闪存器件的制造方法，其特征在于，所述层间介质层为氧化硅层、氮化硅层和氧化硅层堆叠而成的ONO叠层结构。

10.如权利要求1所述的闪存器件的制造方法，其特征在于，所述闪存器件的制造方法用于制造分栅式闪存器件。