闪存器件字线多晶硅的制作方法与流程

1.本技术涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种闪存器件字线多晶硅的制作方法。


背景技术：

2.在深亚微米闪存工艺中，闪存器件的字线多采用炉管生长多晶硅(poly)的方法制成。大多数情况下，通过离子注入五族元素，例如将磷或砷等杂质元素掺杂进字线多晶硅中，以达到预期的效果。
3.在实际生产过程中，字线多晶硅上会生长一层氧化层用来保护字线多晶硅的表面。但由于多晶硅存在各向异性，氧化层在生长过程中存在沿晶界生长的特性，导致氧化层表面粗糙度较大，且由于多晶硅在高温下再结晶的特性，进一步增大表面粗糙度，在后续刻蚀、湿法等工艺后会带来字线多晶硅孔出现孔洞问题。
4.随着闪存元胞结构的不断缩小，字线多晶硅孔孔洞带来的多晶硅缺陷等问题对产品的良率和可靠性稳定提出了更大的挑战。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种闪存器件字线多晶硅的制作方法，可以解决相关技术制作的字线多晶硅表面粗糙度较大的问题。
6.为了解决背景技术中所述的技术问题，本技术提供一种闪存器件字线多晶硅的制作方法，所述闪存器件字线多晶硅的制作方法包括以下步骤：
7.在闪存器件的字线位置处沉积形成无掺杂多晶硅；
8.对所述无掺杂多晶硅进行化学机械研磨，使得所述无掺杂多晶硅的表面平坦化；
9.向平坦化后的所述无掺杂多晶硅的上表面注入7e15 atom/cm2剂量的砷离子，使得所述无掺杂多晶硅的上表面形成非晶化层；
10.通过快速热退火工艺，在所述非晶化层上形成第一氧化层；
11.通过热氧化工艺，在所述第一氧化层上沉积形成第二氧化层。
12.可选地，所述向平坦化后的所述无掺杂多晶硅的上表面注入7e15 atom/cm2剂量的砷离子，使得所述无掺杂多晶硅的上表面形成非晶化层的步骤，包括：
13.以30kev～50kev的能量，向平坦化后的所述无掺杂多晶硅的上表面注入7e15atom/cm2剂量的砷离子，使得所述无掺杂多晶硅的上表面形成非晶化层。
14.可选地，所述非晶化层的厚度为100a至2000a。
15.可选地，所述通过快速热退火工艺，在所述非晶化层层形成第一氧化层的步骤，包括：
16.在850℃至1050℃的温度的第一气氛环境中，进行快速热退火20s至60s，在所述非晶化层上形成第一氧化层。
17.可选地，所述第一氧化层的厚度范围为40a至150a。
18.可选地，所述第一气氛环境包括氧气。
19.可选地，所述第一气氛环境包括氮气。
20.可选地，所述通过热氧化工艺，在所述第一氧化层上沉积形成第二氧化层的步骤，包括：
21.在750℃至800℃的温度的第二气氛环境中，进行快速热退火10min至30min，在所述第一氧化层上沉积形成第二氧化层。
22.可选地，所述第二氧化层的厚度范围为200a至800a。
23.可选地，所述第二气氛环境中包括氧气、氢气和二氯乙烯气体。
24.本技术技术方案，至少包括如下优点：通过向平坦化后的所述无掺杂多晶硅的上表面注入7e15 atom/cm2剂量的砷离子，使得所述无掺杂多晶硅的上表面形成非晶化层；然后通过快速热退火工艺，在所述非晶化层上形成第一氧化层；再通过热氧化工艺，在所述第一氧化层上沉积形成第二氧化层，能够使得多晶硅在快速热退火工艺的极短时间内来不及进行再结晶，从而保证了多晶硅的晶格纹理，避免因多晶硅的再结晶而出现表面粗糙度不一的问题，并且非晶化层和第一氧化层将第二氧化层于字线多晶硅的表面隔开，从而热氧化工艺形成第二氧化层的过程能够保证第二氧化层具有较厚的厚度以保护字线多晶硅的同时，避免氧化物沿着多晶硅的晶界面生长而出现沿着晶界生长过快，沿晶体其他部分生长较慢导致粗糙度不一的问题。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1示出了闪存器件字线多晶硅的制作方法的流程图；
27.图2示出了步骤s1完成后在字线位置处形成无掺杂多晶硅的示意图；
28.图3示出了在步骤s3完成后的字线多晶硅剖视结构示意图；
29.图4示出了步骤s4完成后的字线多晶硅剖视结构示意图；
30.图5示出了步骤s5完成后的字线多晶硅剖视结构示意图。
具体实施方式
31.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
32.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
34.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.图1示出了闪存器件字线多晶硅的制作方法的流程图，从图1中可以看出该闪存器件字线多晶硅的制作方法包括以下步骤：
36.步骤s1：在闪存器件的字线位置处沉积形成无掺杂多晶硅。
37.该步骤s1形成的无掺杂多晶硅具有各向异性，即该无掺杂多晶硅由若干晶格组成，且沿该晶格的不同方向具有不同的特性。
38.参照图2，其示出了步骤s1完成后在字线位置处形成无掺杂多晶硅的示意图。
39.从图2中可以看出形成的无掺杂多晶硅100包括若干具有各向异性晶格。
40.步骤s2：对所述无掺杂多晶硅进行化学机械研磨，使得所述无掺杂多晶硅的表面平坦化。
41.步骤s3：向平坦化后的所述无掺杂多晶硅的上表面注入7e15 atom/cm2剂量的砷离子，使得所述无掺杂多晶硅的上表面形成非晶化层。
42.参照图3，其示出了在步骤s3完成后的字线多晶硅剖视结构示意图，从图3中可以看出步骤s3完成后，图2所示的无掺杂多晶硅100的上表面形成非晶化层200。该步骤s3是通过注入高剂量的砷离子，以使得无掺杂多晶硅100的上表面形成非晶化层200。可选地，可以以30kev～50kev的能量，向平坦化后的所述无掺杂多晶硅100的上表面注入7e15 atom/cm2剂量的砷离子，使得所述无掺杂多晶硅100的上表面形成非晶化层200，该非晶化层200的厚度为100a至2000a。
43.步骤s4：通过快速热退火工艺，在所述非晶化层上形成第一氧化层。
44.通过快速热退火工艺的快速氧化特性，使得非晶化层在高温下迅速形成第一氧化层，而多晶硅在快速热退火工艺的极短时间内来不及进行再结晶，从而保证了多晶硅的晶格纹理，避免因多晶硅的再结晶而出现表面粗糙度不一的问题。
45.参照图4，其示出了步骤s4完成后的字线多晶硅剖视结构示意图，从图4中可以看出快速热退火工艺后，再图3所示的非晶化层上形成第一氧化层。
46.示例性地，可以在850℃至1050℃的温度的第一气氛环境中，进行快速热退火20s至60s，在所述非晶化层上形成第一氧化层。本实施例中第一气氛环境包括氧气，在其他实施例中第一气氛环境包括氧气和氮气。
47.步骤s4所形成的第一氧化层的厚度范围为40a至150a。
48.步骤s5：通过热氧化工艺，在所述第一氧化层上沉积形成第二氧化层。
49.通过热氧化工艺在步骤s4形成的第一氧化层上形成的第二氧化层，由于非晶化层和第一氧化层将第二氧化层于字线多晶硅的表面隔开，从而热氧化工艺形成第二氧化层的过程能够保证第二氧化层具有较厚的厚度以保护字线多晶硅的同时，避免氧化物沿着多晶硅的晶界面生长而出现沿着晶界生长过快，沿晶体其他部分生长较慢导致粗糙度不一的问
题。
50.参照图5，其示出了步骤s5完成后的字线多晶硅剖视结构示意图，从图5中可以看出，在图4所示的第一氧化层上形成第二氧化层。
51.示例性地，可以在750℃至800℃的温度的第二气氛环境中，进行快速热退火10min至30min，在所述第一氧化层上沉积形成第二氧化层。本实施例中该第二气氛环境包括第二气氛环境。所形成的第二氧化层的厚度范围为200a至800a。
52.本技术通过向平坦化后的所述无掺杂多晶硅的上表面注入7e15 atom/cm2剂量的砷离子，使得所述无掺杂多晶硅的上表面形成非晶化层；然后通过快速热退火工艺，在所述非晶化层上形成第一氧化层；再通过热氧化工艺，在所述第一氧化层上沉积形成第二氧化层，能够使得多晶硅在快速热退火工艺的极短时间内来不及进行再结晶，从而保证了多晶硅的晶格纹理，避免因多晶硅的再结晶而出现表面粗糙度不一的问题，并且非晶化层和第一氧化层将第二氧化层于字线多晶硅的表面隔开，从而热氧化工艺形成第二氧化层的过程能够保证第二氧化层具有较厚的厚度以保护字线多晶硅的同时，避免氧化物沿着多晶硅的晶界面生长而出现沿着晶界生长过快，沿晶体其他部分生长较慢导致粗糙度不一的问题。
53.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种闪存器件字线多晶硅的制作方法，其特征在于，所述闪存器件字线多晶硅的制作方法包括以下步骤：在闪存器件的字线位置处沉积形成无掺杂多晶硅；对所述无掺杂多晶硅进行化学机械研磨，使得所述无掺杂多晶硅的表面平坦化；向平坦化后的所述无掺杂多晶硅的上表面注入7e15 atom/cm2剂量的砷离子，使得所述无掺杂多晶硅的上表面形成非晶化层；通过快速热退火工艺，在所述非晶化层上形成第一氧化层；通过热氧化工艺，在所述第一氧化层上沉积形成第二氧化层。2.如权利要求1所述的闪存器件字线多晶硅的制作方法，其特征在于，所述向平坦化后的所述无掺杂多晶硅的上表面注入7e15 atom/cm2剂量的砷离子，使得所述无掺杂多晶硅的上表面形成非晶化层的步骤，包括：以30kev至50kev的能量，向平坦化后的所述无掺杂多晶硅的上表面注入7e15atom/cm2剂量的砷离子，使得所述无掺杂多晶硅的上表面形成非晶化层。3.如权利要求1或2所述的闪存器件字线多晶硅的制作方法，其特征在于，所述非晶化层的厚度为100a至2000a。4.如权利要求1所述的闪存器件字线多晶硅的制作方法，其特征在于，所述通过快速热退火工艺，在所述非晶化层层形成第一氧化层的步骤，包括：在850℃至1050℃的温度的第一气氛环境中，进行快速热退火20s至60s，在所述非晶化层上形成第一氧化层。5.如权利要求4所述的闪存器件字线多晶硅的制作方法，其特征在于，所述第一氧化层的厚度范围为40a至150a。6.如权利要求4所述的闪存器件字线多晶硅的制作方法，其特征在于，所述第一气氛环境包括氧气。7.如权利要求6所述的闪存器件字线多晶硅的制作方法，其特征在于，所述第一气氛环境包括氮气。8.如权利要求1所述的闪存器件字线多晶硅的制作方法，其特征在于，所述通过热氧化工艺，在所述第一氧化层上沉积形成第二氧化层的步骤，包括：在750℃至800℃的温度的第二气氛环境中，进行快速热退火10min至30min，在所述第一氧化层上沉积形成第二氧化层。9.如权利要求8所述的闪存器件字线多晶硅的制作方法，其特征在于，所述第二氧化层的厚度范围为200a至800a。10.如权利要求8所述的闪存器件字线多晶硅的制作方法，其特征在于，所述第二气氛环境中包括氧气、氢气和二氯乙烯气体。

技术总结
本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种闪存器件字线多晶硅的制作方法。闪存器件字线多晶硅的制作方法包括以下步骤：在闪存器件的字线位置处沉积形成无掺杂多晶硅；对所述无掺杂多晶硅进行化学机械研磨，使得所述无掺杂多晶硅的表面平坦化；向平坦化后的所述无掺杂多晶硅的上表面注入7E15atom/cm2剂量的砷离子，使得所述无掺杂多晶硅的上表面形成非晶化层；通过快速热退火工艺，在所述非晶化层上形成第一氧化层；通过热氧化工艺，在所述第一氧化层上沉积形成第二氧化层。本申请提供的闪存器件字线多晶硅的制作方法，可以解决相关技术制作的字线多晶硅表面粗糙度较大的问题。度较大的问题。度较大的问题。


技术研发人员：赵旭东 何建禹 邢万里
受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/23