NAND闪存器件及NAND闪存的制作方法与流程

nand闪存器件及nand闪存的制作方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种nand闪存器件及nand闪存的制作方法。


背景技术：

2.nand闪存是一种比硬盘驱动器更好的存储设备，随着人们追求功耗低、质量轻和性能佳的非易失存储产品，在电子产品中得到了广泛的应用。
3.在nand flash的控制栅刻蚀的过程中，由于浮栅(fg)被氧化硅-氮化硅-氧化硅(ono)包围。浮栅的材料为多晶硅，氧化硅-氮化硅-氧化硅的刻蚀速度与多晶硅刻蚀速度不同，就会在浮栅的侧边形成氧化硅-氮化硅-氧化硅的栅栏(fence),在氧化硅-氮化硅-氧化硅的侧下边，就会形成浮栅的残留物(residue)。浮栅的残留物就会导致相邻浮栅短路以及漏电。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种nand闪存器件及nand闪存的制作方法，以解决控制栅刻蚀过程中，浮栅的残留物导致相邻浮栅短路以及漏电的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种nand闪存的制作方法，包括：
6.提供衬底，并在所述衬底上形成有至少两个浮栅层，相邻所述浮栅层之间设置有开口，所述浮栅层上形成有第一侧墙，所述第一侧墙覆盖所述浮栅层的侧壁和顶部；
7.形成控制栅材料层，所述控制栅材料层填充所述开口并覆盖所述第一侧墙；
8.对所述控制栅材料层进行刻蚀工艺，以形成控制栅层，并且所述浮栅层处形成浮栅层残留物；
9.进行原子层沉积氧化工艺，以形成第一氧化层，所述第一氧化层覆盖所述控制栅层和所述开口；
10.进行快速热氧化工艺，以形成第二氧化层，所述快速热氧化工艺的工艺气体穿透所述第一氧化层以去除所述浮栅层残留物。
11.可选的，所述浮栅层的材料为多晶硅。
12.可选的，所述快速热氧化工艺中工艺气体包括氧气，氧气与浮栅层残留物反应形成氧化硅层。
13.可选的，所述快速热氧化工艺中去除的所述浮栅层残留物的厚度不超过1纳米。
14.可选的，所述快速热氧化工艺的工艺温度为850℃-950℃。
15.可选的，所述原子层沉积氧化工艺形成的所述第一氧化层的厚度为10埃-40埃。
16.可选的，对所述控制栅材料层进行刻蚀工艺之前，所述控制栅材料层上还形成有硬掩模层。
17.可选的，对所述控制栅材料层进行刻蚀工艺之前，在所述硬掩模层上形成图形化的光刻胶。
18.可选的，对所述控制栅材料层进行刻蚀工艺采用干法刻蚀工艺。
19.基于同一发明构思，本发明还提供一种nand闪存器件，包括：
20.衬底，所述衬底上形成有至少两个浮栅层，相邻所述浮栅层之间设置有开口，所述浮栅层上形成有第一侧墙，所述第一侧墙覆盖所述浮栅层顶部；
21.控制栅层，所述控制栅层位于所述第一侧墙的上部；
22.第一氧化层，所述第一氧化层覆盖所述控制栅层；
23.第二氧化层，通过所述浮栅层残留物与氧气快速热氧化形成，所述第二氧化层覆盖所述第一氧化层。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
25.在本发明提供的一种nand闪存器件及nand闪存的制作方法中，对控制栅材料层进行刻蚀工艺，形成控制栅层时，浮栅层处形成浮栅层残留物，采用原子层沉积氧化工艺，形成第一氧化层，所述第一氧化层覆盖控制栅层和开口，通过快速热氧化工艺，快速热氧化工艺的工艺气体穿透第一氧化层去除浮栅层残留物，控制栅层为控制栅，浮栅层为浮栅；从而能够解决控制栅刻蚀过程中，浮栅的残留物导致相邻浮栅短路以及漏电的问题。
附图说明
26.图1是本发明实施例的nand闪存的制作方法流程图；
27.图2-图5是本发明实施例的nand闪存的制作方法中形成的结构剖面示意图；
28.图中，
29.100-衬底；101-栅氧化层；102-浮栅层；103-第一侧墙；104-控制栅材料层，104a-控制栅层；105-第二硬掩模层；106-第二图形化的光刻胶；107-浮栅层残留物；108-第一氧化层；109-第二氧化层。
具体实施方式
30.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种nand闪存器件及nand闪存的制作方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，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。
31.具体的，请参考图1，图1是本发明实施例的nand闪存的制作方法流程图。如图1所示，本实施例提供一种nand闪存的制作方法，包括：
32.步骤s10，提供衬底，并在所述衬底上形成有至少两个浮栅层，相邻所述浮栅层之间设置有开口，所述浮栅层上形成有第一侧墙，所述第一侧墙覆盖所述浮栅层的侧壁和顶部。
33.步骤s20，形成控制栅材料层，所述控制栅材料层填充所述开口并覆盖所述第一侧墙；
34.步骤s30，对控制栅材料层进行刻蚀工艺，以形成控制栅层，并且所述浮栅层处形成浮栅层残留物；
35.步骤s40，进行原子层沉积氧化工艺，以形成第一氧化层，所述第一氧化层覆盖所述控制栅层和开口；
36.步骤s50，进行快速热氧化工艺，以形成第二氧化层，快速热氧化工艺的工艺气体穿透所述第一氧化层去除所述浮栅层残留物。
37.图2-图5是本发明实施例的nand闪存的制作方法中形成的结构剖面示意图；下文将结合附图2-图5对本实施例所提供的nand闪存的制作方法进行更详细的说明。
38.首先，执行步骤s10，如图2所示，提供衬底100，所述衬底100可是以单晶硅或者多晶硅，也可以是硅、锗、锗化硅、砷化镓等半导体材料，还可以是复合结构如绝缘体上硅。本领域的技术人员可以根据半导体衬底100上形成的半导体器件选择所述半导体衬底100的类型，因此所述半导体衬底100的类型不应限制本发明的保护范围。所述衬底100上形成有至少两个浮栅层102，相邻所述浮栅层102之间设置有开口(图中未示出)，所述浮栅层102上形成有第一侧墙103，所述第一侧墙103覆盖所述浮栅层102的侧壁和顶部。
39.在形成浮栅层102之前，先在所述衬底100上形成栅氧化层101，可以通过热氧化的工艺形成栅氧化层101。在栅氧化层101上形成浮栅层材料层，并在浮栅层材料层上沉积第一硬掩模层(图中未示出)，所述第一硬掩模层例如是氮化硅，可以通过化学气相沉积的方式沉积，在第一硬掩膜层上形成图形化的光刻胶层，以所述图形化的光刻胶层为掩模，刻蚀所述第一硬掩膜层，形成第一图形化的硬掩膜层；所述第一图形化的硬掩膜层和第一图形化的光刻胶层组成掩模图形。以所述第一图形化的硬掩膜层和第一图形化的光刻胶层共同作掩模，刻蚀所述浮栅层材料层，在所述浮栅层材料层中形成开口，将浮栅层材料层刻蚀成浮栅层102。在形成浮栅层的步骤后，如果第一图形化的光刻胶还未消耗殆尽，还需要进行去除光刻胶工艺，通常采用灰化工艺或者剥离的方式去除残留的第一图形化的光刻胶。在浮栅层102的顶部和侧壁沉积第一侧墙103，可以通过化学气相沉积的方式形成，在本实施例中，所述第一侧墙103例如是ono叠层，也就是氧化硅-氮化硅-氧化硅层。所述浮栅层102为浮栅。
40.接着，执行步骤s20，如图2所示，形成控制栅材料层104，所述控制栅材料层104填充所述开口并覆盖所述第一侧墙103。所述控制栅材料层104例如是多晶硅，所述控制栅材料层104可以通过化学气相沉积的方式形成。
41.在步骤s20之后，步骤s30之前，还包括在控制栅材料层104上形成第二硬掩模层105和第二图形化的光刻胶106。所述第二硬掩模层105例如是氮化硅，可以通过化学气相沉积的方式沉积，在第二硬掩膜层105上形成第二图形化的光刻胶层106。
42.接着，执行步骤s30，如图3所示，对控制栅材料层104进行刻蚀工艺，以形成控制栅层104a，并且所述浮栅层102处形成浮栅层残留物107。
43.在步骤s30中，以所述第二图形化的光刻胶层106为掩模，刻蚀所述第二硬掩膜层105，形成第二图形化的硬掩膜层105a；所述第二图形化的硬掩膜层105a和第二图形化的光刻胶层106组成掩模图形。以所述第二图形化的硬掩膜层105a和第二图形化的光刻胶层106共同作掩模，刻蚀所述控制栅材料层104，形成控制栅层104a。在形成控制栅层104a的步骤后，如果第二图形化的光刻胶106还未消耗殆尽，还需要进行去除光刻胶工艺，通常采用灰化工艺或者剥离的方式去除残留的第二图形化的光刻胶106。
44.所述刻蚀工艺例如是干法刻蚀工艺。在对控制栅材料层104刻蚀的过程中，由于浮栅层102被第一侧墙103包围。所述第一侧墙103的材料例如是ono，所述浮栅层102的材料例如是多晶硅，ono的刻蚀速度与poly速度不同，就会在浮栅层102的侧边形成ono的栅栏
(fense),在ono的侧下边，就会形成浮栅层残留物(residue)107。在本实施例中，所述控制栅层104a为控制栅。
45.接着，执行步骤s40，如图4所示，进行原子层沉积(ald)氧化工艺，以形成第一氧化层108，所述第一氧化层108覆盖控制栅层104a；原子层沉积氧化工艺形成的第一氧化层108的厚度例如是10埃-40埃。
46.接着，执行步骤s50，如图5所示，进行快速热氧化(rto)工艺，以形成第二氧化层109，快速热氧化工艺穿透第一氧化层108去除浮栅层残留物107。
47.在本实施例中，快速热氧化工艺的工艺温度例如是850℃-950℃。快速热氧化工艺中的工艺气体包括氧气，氧气与浮栅层残留物107反应生成第二氧化层109，浮栅层残留物107成分为多晶硅，也就是说，快速热氧化工艺中的氧气穿过第一氧化层108和浮栅层残留物107反应生成第二氧化层109，以达到去除浮栅层残留物107，避免了相邻浮栅层由于浮栅层残留物107而产生的短路和漏电现象。快速热氧化工艺中去除的浮栅层102的厚度不超过1纳米。第一氧化层108可以控制快速热氧化工艺中的氧气与浮栅层残留物107的反应量，防止氧气继续与浮栅层102继续反应。快速热氧化工艺形成的第二氧化层109更为致密，提高了nand闪存器件的性能。所述第一氧化层108和第二氧化层109组成了控制栅层104a的侧墙。
48.继续参照图5，基于同一发明构思，本实施例还提供一种nand闪存器件，包括：
49.衬底100，所述衬底100上形成有至少两个浮栅层102，相邻浮栅层102之间设置有开口，所述浮栅层102上形成有第一侧墙103，所述第一侧墙103覆盖所述浮栅层102的顶部；
50.控制栅层104a，所述控制栅层104a位于所述第一侧墙103的上部；
51.第一氧化层108，所述第一氧化层108覆盖控制栅层104a；
52.第二氧化层109，通过浮栅层残留物与氧气快速热氧化形成，所述第二氧化层109覆盖所述第一氧化层108。
53.在本实施例中，所述浮栅层102为浮栅，所述控制栅层104a为控制栅，所述第一氧化层108和第二氧化层109组成了控制栅层104a的侧墙。
54.综上可见，在本发明实施例提供的在本发明提供的nand闪存器件及nand闪存的制作方法中，对控制栅材料层进行刻蚀工艺，形成控制栅层时，浮栅层处形成浮栅层残留物，采用原子层沉积氧化工艺，形成第一氧化层，所述第一氧化层覆盖控制栅层，通过快速热氧化工艺，快速热氧化工艺的工艺气体穿透第一氧化层去除浮栅层残留物，控制栅层为控制栅，浮栅层为浮栅；从而能够解决控制栅刻蚀过程中，浮栅的残留物导致相邻浮栅短路以及漏电的问题。
55.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。