間層多晶硅電介質(zhì)帽和形成該間層多晶硅電介質(zhì)帽的方法
【專利摘要】在某些實施例中，間層多晶硅電介質(zhì)帽設(shè)置在基板的頂上，所述基板具有第一浮置柵極、第二浮置柵極和設(shè)置在第一浮置柵極與第二浮置柵極之間的絕緣層，所述間層多晶硅電介質(zhì)帽可包括：第一含氮層，設(shè)置在第一浮置柵極和第二浮置柵極的上部和側(cè)壁的頂上；第一含氧層，設(shè)置在絕緣層的上表面和第一含氮層的頂上；第二含氮層，設(shè)置在第一含氧層的上部和側(cè)壁的頂上；和第二含氧層，設(shè)置在第一含氧層的上表面和第二含氮層的頂上。
【專利說明】間層多晶硅電介質(zhì)帽和形成該間層多晶硅電介質(zhì)帽的方法
[0001]MM
[0002]本發(fā)明的實施例一般涉及半導(dǎo)體和形成半導(dǎo)體的工藝。
[0003]直量
[0004]發(fā)明人已觀察到，通過簡單地縮小裝置結(jié)構(gòu)來按比例縮小半導(dǎo)體裝置常常不產(chǎn)生小尺寸的可接受的結(jié)果。在與非(NAND)閃存存儲器裝置中，當(dāng)諸如隧道氧化層、間多晶硅電介質(zhì)(inter polysilicon dielectric ；IPD)帽或類似物的特征被按比例縮放時,可能在例如基板與浮置柵極、浮置柵極與控制柵極或類似物之間發(fā)生不希望的泄漏。例如，發(fā)明人已觀察到，當(dāng)按比例縮放閃存存儲器裝置時，用于形成傳統(tǒng)的間多晶硅電介質(zhì)帽的共形氮化物層可將相鄰的浮置柵極電氣耦接，從而造成相鄰浮置柵極之間的泄漏，因而降低裝置性能。
[0005]因此，發(fā)明人已提供使用間層多晶硅電介質(zhì)帽的改進(jìn)的半導(dǎo)體裝置和制造所述半導(dǎo)體裝置的方法。
[0006]概沭
[0007]本文提供了間層多晶硅電介質(zhì)帽和形成所述間層多晶硅電介質(zhì)帽的方法。在某些實施例中，一種設(shè)置在基板的頂上的間層多晶硅電介質(zhì)帽，所述基板具有第一浮置柵極、第二浮置柵極和設(shè)置在第一浮置柵極與第二浮置柵極之間的絕緣層，所述間層多晶硅電介質(zhì)帽可包括:第一含氮層，設(shè)置在第一浮置柵極和第二浮置柵極的上部和側(cè)壁的頂上；第一含氧層，設(shè)置在絕緣層的上表面和第一含氮層的頂上；第二含氮層，設(shè)置在第一含氧層的上部和側(cè)壁的頂上；和第二含氧層，設(shè)置在第一含氧層的上表面和第二含氮層的頂上。
[0008]在某些實施例中，一種裝置，所述裝置可包括:基板，具有第一浮置柵極、第二浮置柵極和設(shè)置在第一浮置柵極與第二浮置柵極之間的絕緣層；第一含氮層，設(shè)置在第一浮置柵極和第二浮置柵極的上部和側(cè)壁的頂上；第一含氧層，設(shè)置在絕緣層的上表面和第一含氮層的頂上；第二含氮層，設(shè)置在第一含氧層的上部和側(cè)壁的頂上；和第二含氧層，設(shè)置在第一含氧層的上表面和第二含氮層的頂上，其中第一含氮層和第二含氮層與第一含氧層和第二含氧層形成間層多晶硅電介質(zhì)帽。
[0009]在某些實施例中，一種在基板的頂上形成間層多晶硅電介質(zhì)帽的方法，所述基板具有第一浮置柵極、第二浮置柵極和設(shè)置在第一浮置柵極與第二浮置柵極之間的絕緣層，所述方法可包括以下步驟:在第一浮置柵極和第二浮置柵極的上部和側(cè)壁的頂上有選擇地形成第一含氮層；在絕緣層的上表面和第一含氮層的頂上形成第一含氧層；在第一含氧層的頂上沉積第二含氮層，其中第二含氮層具有沉積在第一浮置柵極和第二浮置柵極的上部上方的第一厚度，和沉積在絕緣層的上表面上方的第二厚度，且其中第二厚度小于第一厚度；和通過氧化沉積在第一浮置柵極和第二浮置柵極的上部上方的第二含氮層的至少一部分，和氧化沉積在絕緣層的上表面上方的大體上所有第二含氮層來形成第二含氧層。
[0010]在下文中描述本發(fā)明的其他和進(jìn)一步實施例。
[0011]附圖簡要說明
[0012]在上文中簡要概述且下文中更加詳細(xì)論述的本發(fā)明實施例可通過參考附圖中所示的本發(fā)明的說明性實施例而理解。然而，應(yīng)注意，附圖僅圖示本發(fā)明的典型實施例且因此不將附圖視為限制本發(fā)明的范圍，因為本發(fā)明可允許其他同等有效的實施例。
[0013]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的具有間層多晶硅電介質(zhì)(IPD)帽的裝置的截面圖。
[0014]圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的用于形成間層多晶硅電介質(zhì)帽的方法。
[0015]圖3A至圖3H圖示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的貫穿用于形成間層多晶硅電介質(zhì)帽的方法的各個階段的間層多晶硅電介質(zhì)帽的截面圖。
[0016]圖4是根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的適合于執(zhí)行用于形成間層多晶硅電介質(zhì)帽的方法的群集工具。
[0017]為了便于理解，在可能的情況下，已使用相同元件符號來指定對各附圖共用的相同元件。附圖并為按比例繪制，且為清楚起見可將附圖簡化。可以預(yù)期，一個實施例的元件和特征可有利地并入其他實施例中而無需進(jìn)一步敘述。
[0018]具體描沭
[0019]本文提供了間層多晶硅電介質(zhì)帽和制造所述間層多晶硅電介質(zhì)帽的方法。本發(fā)明的間層多晶硅電介質(zhì)(IPD)帽可在相鄰的浮置柵極之間包括含非共形氮的層，從而降低或消除相鄰浮置柵極的電耦合，因而減少或消除裝置的相鄰浮置柵極之間的泄漏。此外，本發(fā)明的方法有利地利用多個非共形層形成工藝以促進(jìn)形成非共形含氮層。雖然在范圍中不受限制，但是本發(fā)明可特別有利地用于制造存儲器裝置，諸如NAND閃存存儲器裝置，具體地說對于按比例縮小的NAND閃存存儲器裝置(例如，小于45nm的裝置)。
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的具有間層多晶硅電介質(zhì)(IPD)帽102的裝置100的截面圖。裝置100可以是利用需要彼此絕緣的相鄰場柵極的任何類型的裝置。例如，在某些實施例中，裝置100可以是存儲器裝置，例如NAND閃存存儲器裝置。在某些實施例中，裝置100可以是按比例縮小的NAND閃存存儲器裝置，或其他適當(dāng)?shù)难b置，所述其他適當(dāng)?shù)难b置具有例如45nm、30nm或20nm的節(jié)點大小。
[0021]在某些實施例中，裝置100通常包括基板108、多個浮置柵極(示出的第一浮置柵極104和第二浮置柵極106)、絕緣層110 (有時被稱為隧道氧化層)和Iro帽102。
[0022]基板108可包含適用于制造裝置100 (例如，NAND閃存存儲器裝置)的任何材料，所述材料例如是諸如結(jié)晶娃(例如，Si〈100>或Si〈lll>)、應(yīng)變娃(strained silicon)、硅鍺、摻雜或無摻雜多晶硅、摻雜或無摻雜硅晶片、圖案化或非圖案化晶片、絕緣體上硅(silicon on insulator ;S0I)、碳摻雜氧化娃、摻雜娃、鍺、砷化鎵、玻璃、藍(lán)寶石、或類似物。
[0023]在某些實施例中，絕緣層110可設(shè)置在基板108與第一浮置柵極104和第二浮置柵極106之間，且絕緣層110可延伸到第一浮置柵極104與第二浮置柵極106之間的絕緣區(qū)112 (有時被稱為場氧化層)中，以促進(jìn)第一浮置柵極104和第二浮置柵極106彼此且與基板108絕緣。絕緣層110可包含適合于提供第一浮置柵極104和第二浮置柵極106和基板108的上述絕緣的任何材料。例如，在某些實施例中，絕緣層100可包含為單層或分層結(jié)構(gòu)(例如，SiO2/高k/Si02)的硅和氧，諸如氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON);或高k電介質(zhì)材料，諸如鋁(Al)基、鉿(Hf)基、鑭(La)基，或鋯(Zr)基氧化物或氮氧化物，或氮化硅(SixNY)或類似物。此外，絕緣層110可具有適合于提供如上文所述論述的第一浮置柵極104和第二浮置柵極106和基板108的絕緣的任何厚度，所述厚度例如諸如約50 A至約80 A。
[0024]第一浮置柵極104和第二浮置柵極106可包含適合于形成所需裝置(例如，存儲器裝置)的任何材料，所述材料例如是諸如金屬、摻雜或無摻雜硅或多晶硅或類似物的導(dǎo)電材料。在某些實施例中，第一浮置柵極104和第二浮置柵極106可包含鈦(Ti)、鉭(Ta)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、鎢(W)、或類似物。
[0025]在某些實施例中，Iro帽102可包括含氮層和含氧層的交替層(例如，NONON結(jié)構(gòu))。在所述實施例中，Iro帽102可包括第一含氮層114，所述第一含氮層114設(shè)置在第一浮置柵極104和第二浮置柵極106的上部116和側(cè)壁118的頂上。發(fā)明人已觀察到，通過在第一浮置柵極104和第二浮置柵極106的上部116和側(cè)壁118的頂上，而不在絕緣層110的頂表面120頂上提供第一含氮層114(諸如在傳統(tǒng)iro帽中提供的含氮層)，可防止或減少第一浮置柵極104和第二浮置柵極106的電耦合，從而顯著地降低或消除第一浮置柵極104和第二浮置柵極106之間的泄漏，因而增加裝置性能。
[0026]第一含氮層114可包含適合于形成所需裝置100的任何含氮材料。例如，在某些實施例中，第一含氮層114可包含硅和氮，例如諸如氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、或類似
物。在某些實施例中，第一含氮層114可具有約A至約20 A的厚度。在某些實施例中，
第一含氮層114可包含約10至約90原子百分比的氮含量。
[0027]在某些實施例中，第一含氧層122可設(shè)置在絕緣層110的頂表面120和第一含氮層114的頂上。在某些實施例中，第一含氧層122可包含為單層或分層結(jié)構(gòu)(例如，SiO2/高k/Si02)的硅和氧，例如諸如氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON);或高k電介質(zhì)材料，諸如鋁(Al)基、鉿(Hf)基、鑭(La)基，或鋯(Zr)基氧化物或氮氧化物，或氮化硅(SixNY)，或類似物。在某些實施例中，第一含氧層122可包含與用于絕緣層100的材料相同的材料，或在某些實施例中可包含與用于絕緣層100的材料不同的材料。例如，在其中絕緣層110包含例如氧化硅(SiO2)的氧化物的實施例中，第一含氧層122也可包含氧化硅(SiO2)。在某些
實施例中，第一含氧層122可具有約20 A至約40 A的厚度。在某些實施例中，第一含氧層122可包含約50至約80原子百分比的氧含量。
[0028]在某些實施例中，第二含氮層124可設(shè)置在第一含氧層122的上部136和側(cè)壁134的頂上。發(fā)明人已觀察到，通過在第一含氧層122的上部136和側(cè)壁134的頂上，而不是在第一含氧層122的底表面132的頂上提供第二含氮層124(諸如在傳統(tǒng)IH)帽中提供的含氮層)，可以防止或減少第一浮置柵極104和第二浮置柵極106之間的電耦合，從而顯著地降低或消除第一浮置柵極104與第二浮置柵極106之間的泄漏，因而增加裝置性能。
[0029]第二含氮層124可包含適合于形成所需裝置100的任何含氮材料，所述材料例如是諸如上文相對于第一含氮層114所述的材料。在某些實施例中，第二含氮層124可包含與上文所述的第一含氮層114中所用的材料相同的材料，或在某些實施例中可包含與上文所述的第一含氮層114中所用的材料不同的材料。在某些實施例中，第二含氮層124可具有約20 A至約40 A的厚度。
[0030]在某些實施例中，第二含氧層126可設(shè)置在第一含氧層122的底表面132和第二含氮層124的頂上。第二含氧層126可包含例如諸如氧化硅(SiO2)的硅和氧，或上文相對于第一含氧層122所述的任何材料。在某些實施例中，第二含氧層126可包含與第一含氧層122中所用的材料相同的材料，或在某些實施例中可包含與第一含氧層122中所用的材料不同的材料。在某些實施例中，第二含氧層126可具有約20 A至約50 A的厚度。在某
些實施例中，第二含氧層126可包含約40至約80原子百分比的氧含量。
[0031]在某些實施例中，可選第三含氮層128可設(shè)置在第二含氧層126的頂上。第三含氮層128可包含適合于形成所需裝置100的任何含氮材料，所述材料例如諸如上文相對于第一含氮層114和/或第二含氮層124所述的材料。第三含氮層128可包含與第一含氮層114和第二含氮層124中所用的材料相同，或在某些實施例中可包含與第一含氮層114和第
二含氮層124中所用的材料不同的材料。在某些實施例中，第三含氮層128可具有約10 A至約20 A的厚度。在某些實施例中，第三含氮層128可包含約10至約100原子百分比的
氮含量。
[0032]在某些實施例中，控制柵極層130可設(shè)置在第二含氧層126(或當(dāng)存在時的可選第三含氮層128)的頂上。在某些實施例中，控制柵極層130包含導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料諸如是金屬、摻雜或非摻雜硅或多晶硅、或類似物。
[0033]圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的用于形成間層多晶硅電介質(zhì)(IPD)帽、例如諸如上文在圖1中所述的Iro帽102的方法200。
[0034]所述方法在202處通過提供基板302而開始，所述基板302具有第一浮置柵極306、第二浮置柵極308和絕緣層304，如圖3A所示。在某些實施例中，絕緣層304可設(shè)置在基板302與第一浮置柵極306與第二浮置柵極308之間，且絕緣層304可在第一浮置柵極306和第二浮置柵極308之間延伸以促進(jìn)第一浮置柵極306和第二浮置柵極308彼此且與基板302絕緣。
[0035]基板302可包含適用于制造裝置300 (例如，NAND閃存存儲器裝置)、例如諸如上文相對于圖1所述的基板的任何類型的材料。絕緣層304可包含適合于提供第一浮置柵極306和第二浮置柵極308與基板302的上述絕緣的任何材料，所述材料例如是諸如上文相對于如圖1中所示的絕緣層110所述的材料。第一浮置柵極306和第二浮置柵極308可包含適合于形成所需裝置(例如存儲器裝置)的任何材料，所述材料例如是諸如上文相對于如圖1中所示的第一浮置柵極104和第二浮置柵極106所述的材料。
[0036]下一步，在204處，將第一含氮層314有選擇地形成在第一浮置柵極306和第二浮置柵極308的上部316、317和側(cè)壁310、312的頂上，如圖3B中所示。第一含氮層314可包含適合于形成所需裝置的任何含氮材料，所述材料例如是諸如上文對于以上圖1中所述的第一含氮層114所論述的任何材料。在某些實施例中，第一含氮層314可被沉積到纟jlO A
至約20 A的厚度。
[0037]第一含氮層314可使用適合于為所需裝置300沉積特定材料的第一含氮層314的任何氮化工藝形成，所述氮化工藝?yán)缡侵T如使用去耦等離子體源的等離子體氮化工藝。適合于形成含氮層314的示例性腔室可以是被設(shè)置用于等離子體氮化的任何腔室，所述腔室諸如是SINGEN?、RADOX?、RADIANCE?或VANTAGE?工藝腔室，或能夠去率禹等離子體氮化(decoupled plasma nitridation ；DPN)或遠(yuǎn)程等離子體氮化(remoteplasma nitridation ；RPN)的任何腔室，上述腔室可從加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司(Applied Materials, Inc.)購買到。也可使用適合于執(zhí)行含氮層314的其他腔室。
[0038]在例如其中第一含氮層314是經(jīng)由等離子體氮化工藝形成的某些實施例中，第一含氮層314可通過將第一浮置柵極306和第二浮置柵極308的上部316、317和側(cè)壁310、312暴露于等離子體而形成，所述等離子體由含氮工藝氣體形成。
[0039]發(fā)明人已觀察到，因為由于較低S1-Si鍵能(與S1-O相比)的含氮自由基與硅的較佳反應(yīng)，與利用氮離子相反，利用氮自由基可提供較高選擇性。因此，在某些實施例中，第一浮置柵極306和第二浮置柵極308的上部316、317和側(cè)壁310、312可被暴露于在等離子體中形成的氮自由基。在所述實施例中，在給定工藝之后，硅中氮的濃度與氧中氮的濃度的比率可為約10:1至約100:1，或在某些實施例中為約20:1至約70:1，或在某些實施例中，為約40:1。
[0040]在某些實施例中，可使用原位等離子體產(chǎn)生工藝。或者，在某些實施例中，等離子體可遠(yuǎn)程地產(chǎn)生。在所述實施例中，例如微波、射頻或熱腔室的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器可通過相對長的路徑被連接到處理腔室，以激勵離子物種在到達(dá)工藝腔室之前沿著路徑重新組合，從而形成氮自由基。自由基可隨后在某些實施例中例如經(jīng)由噴頭或自由基分配器，或經(jīng)由腔室側(cè)壁中的門戶入口流入工藝腔室。
[0041]在某些實施例中，含氮氣體可包含氮氣(N2)、氨氣(NH3)、聯(lián)氨(N2H4)、低級取代聯(lián)氨(lower substituted hydrazines) (N2R2,其中每一 R是獨立的氫基、甲基、乙基、丙基、乙烯基，或丙烯基)，和低級氨(lower amines) (NRaHb,其中a和b各自是從O至3的整數(shù)且a+b = 3，且每一 R是獨立的氫基、甲基、乙基、丙基、乙烯基，或丙烯基)、氨化物(RCONR’R”，其中R、R’和R”各自是獨立的氫基、甲基、乙基、丙基、乙烯基，或丙烯基)、亞胺(imines)(RR’ C = NR”，其中R、R’和R”各自是獨立的氫基、甲基、乙基、丙基、乙烯基，或丙烯基)，或酰亞胺(imides) (RCONRj C0R”，其中R、R’和R”各自是獨立的氫基、甲基、乙基、丙基、乙烯基或丙稀基)。
[0042]在某些實施例中，工藝氣體可進(jìn)一步包括惰性氣體,諸如氬氣(Ar)、氦氣(He)、氪氣(Kr)、氙氣(Xe)、或類似氣體。在所述實施例中，工藝氣體可包含約50至約95百分比的含氮氣體。工藝氣體可以適合于提供足夠量的含氮氣體的任何總氣體流量供應(yīng)以形成氮化工藝的等離子體。例如，在某些實施例中，工藝氣體可以約IOOOsccm至約20000sccm的總
流率供應(yīng)。
[0043]等離子體可使用例如電感耦合等離子體源由工藝氣體形成。在某些實施例中，等離子體源可以是射頻功率源。在某些實施例中，所提供的射頻功率源是在約0.5kW至約5kW的功率之間且在約2MHz至約2GHz的頻率下。
[0044]此外，可使用其他參數(shù)來促進(jìn)氮化工藝。例如，在某些實施例中，執(zhí)行氮化工藝同時將基板302保持在約300°C和1200°C的溫度下，或在某些實施例中，將基板302保持在約8000C和約10000C的溫度下。在某些實施例中，可在工藝期間逐漸增加溫度以使表面沉積的氮揮發(fā)，從而抵消表面飽和，并且因而增加氮至基板中的滲透。
[0045]在某些實施例中，為了形成等離子體中的含氮自由基(例如，N、NH或NH2)的高自由基密度相對離子密度，可在工藝腔室保持大于約5托的壓力。發(fā)明人已觀察到，提供所述壓力促使離子與電子迅速地再結(jié)合，留下中性基物種和非活性物種。
[0046]下一步，在206處，將第一含氧層318形成在絕緣層304的上表面320和第一含氮層314的頂上，如圖3C中所示。第一含氧層318可包含硅和氧、例如諸如氧化硅(SiO2)或類似物。在某些實施例中，第一含氧層318可形成為約20 A至約40 A的厚度。
[0047]在某些實施例中，第一含氧層318可通過氧化工藝、沉積工藝，或上述工藝的組合形成。例如，適當(dāng)?shù)墓に嚳砂嵫趸⒒瘜W(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition ；CVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(low pressure chemical vapor deposition ;LPCVD)、原子層沉積(atomic layer deposition ;ALD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(plasma enhancedchemical vapor deposition ;PECVD),或上述工藝的組合。在其中第一含氧層318是經(jīng)由氧化工藝形成的實施例中，所述工藝可在高溫(例如，約800攝氏度至約1200攝氏度)下執(zhí)行以產(chǎn)生高溫氧化層(high temperature oxide ;ΗΤ0)?？墒褂媚軌驁?zhí)行任何上述工藝的任何類型的工藝腔室。示例性工藝腔室包括可從加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司(AppliedMaterials, Inc.)購買的 RADOX?RADIANCE?、VANTAGE? 或SINGEN? 腔室。
[0048]在例如化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition ；CVD)的示例性沉積工藝中，第一含氧層318可從化學(xué)蒸氣來沉積，所述化學(xué)蒸氣由包含沉積氣體混合物的一種或更多種前驅(qū)物氣體的所需化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。例如，沉積氣體混合物可包括一種或更多種前驅(qū)物氣體，且沉積氣體混合物可選擇性地進(jìn)一步包括惰性氣體或載氣。
[0049]例如，在其中第一含氧層318包含氧化硅(SiO2)的實施例中，沉積氣體混合物可包含含硅氣體、含氧氣體和載氣。示例性含硅氣體可包含但不限于硅烷、齒化硅烷(halogenated silanes)和有機(jī)娃燒的一種或更多種。示例性含氧氣體可包含但不限于氧氣(O2)、臭氧(O3)或水蒸汽(H2O)的一種或更多種。載氣可包含氮氣(N2)、氫氣(H2)、気氣、氦氣和上述氣體的組合?？苫谠诔练e工藝期間的一種或更多種前驅(qū)物氣體的特性和/或工藝溫度來選擇載氣。沉積氣體混合物和/或工藝腔室可被保持在適用于沉積第一含氧層318的處理溫度和壓力下。
[0050]下一步，在208處，將第二含氮層321沉積在第一含氧層318的頂上，第二含氮層321具有沉積在第一和第二浮置柵極306的上部316、317上方的第一厚度322和沉積在絕緣層304的上表面320上方的第二厚度324，如圖3D中所示。第二含氮層321可包含適合于形成所需裝置的任何含氮材料、例如諸如上文相對于圖1中所示的第二氮層124所述的材料。
[0051]第二含氮層321可經(jīng)由能夠沉積第二含氮層321至所需厚度的任何適當(dāng)工藝沉積，所述工藝?yán)缡侵T如上文相對于第一含氮層314的形成所述的工藝?？墒褂媚軌驁?zhí)行任何上述工藝的任何類型的工藝腔室。示例性工藝腔室包括可從加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司(Applied Materials, Inc.)購買的SINGEN? 腔室。
[0052]提供作為非共形層(即，具有如上所述的第一厚度322和第二厚度324)的第二含氮層321允許在隨后的氧化步驟中(如下所述)，第一和第二浮置柵極306的上部316、317上方的第二含氮層321的一部分被部分地消耗且沉積在絕緣層304的上表面320上方的大體上所有第二含氮層321被大體上全部消耗。在某些實施例中，第一厚度322為30 A至約50 在某些實施例中，第二厚度324為約10 A至約30 A。
[0053]下一步，在210處，通過氧化沉積在第一和第二浮置柵極306的上部316、317上方的至少一部分第二含氮層321，且通過氧化沉積在絕緣層304的上表面320上方的大體上所有第二含氮層321形成第二含氧層326，如圖3E中所示。發(fā)明人已觀察到，通過形成非共形第二含氧層326 (即，通過執(zhí)行上述氧化工藝)且去除沉積在絕緣層304的上表面320上方的大體上所有第二含氮層321，可阻止或降低第一浮置柵極306和第二浮置柵極308之間的電耦合，顯著地降低或消除第一浮置柵極306與和第二浮置柵極308之間的泄漏，從而增加裝置300性能。
[0054]第二含氧層326可包含適合于形成所需裝置的任何含氧材料，所述材料例如是諸如上文相對于圖1中所示的第二含氧層126所論述的材料。在某些實施例中，第二含氧層326的厚度可為約40 Α--約80 A。
[0055]可使用任何適當(dāng)氧化工藝以形成第二含氧層326，所述氧化工藝?yán)缡侵T如去耦等離子體氧化(decoupled plasma oxidation ；DP0)的等離子體氧化。適用于執(zhí)行氧化工藝的示例性工藝腔室可包括被構(gòu)造為執(zhí)行去耦等離子體氧化(DPO)工藝的任何工藝腔室，所述工藝腔室可從加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司(Applied Materials, Inc.)購得。也可使用其他適當(dāng)?shù)墓に嚽皇遥龉に嚽皇野蓮钠渌圃焐藤彽玫墓に嚽皇摇?br> [0056]在示例性氧化工藝中，第二含氮層321可被暴露于由氧化工藝氣體形成的氧化等離子體。在某些實施例中，氧化工藝氣體包含含氧氣體，所述含氧氣體例如是諸如氧氣
(O2)、臭氧(O3)、水蒸汽(H2O)、或類似物。在某些實施例中，氧化工藝氣體可進(jìn)一步包括惰性氣體，所述惰性氣體諸如是氬氣(Ar)、氦氣(He)、氪氣(Kr)、氙氣(Xe)、或類似物，以充當(dāng)載氣和/或進(jìn)一步促進(jìn)氧化。在所述實施例中，氧化工藝氣體可包含約10至約99百分比的含氧氣體。氧化工藝氣體可以適合于提供足夠量的含氧氣體的任何總氣體流量供應(yīng)以形成用于氧化工藝的等離子體。例如，在某些實施例中，氧化工藝氣體可以約1000sccm至約50000sccm的總流率供應(yīng)。
[0057]為了形成氧化等離子體，例如射頻功率的等離子體功率被耦接到氧化工藝氣體。在某些實施例中，射頻功率可在約2MHz至約2GHz的頻率下具有約50W至約5000W的功率以形成等離子體?？墒褂闷渌麉?shù)以保持氧化等離子體和/或促進(jìn)氧化。例如，在某些實施例中，工藝腔室可被保持在約I托至約500托的壓力下。替代地或組合地，在某些實施例中，基板320可被保持在約500攝氏度至約1000攝氏度的溫度下。
[0058]在氧化等離子體之內(nèi)含有的帶電物種可提供帶電物種朝向基板的某些方向性，從而引起帶電物種在氧化等離子體存在的情況下由于基板302的自偏壓而朝向基板加速，因此促進(jìn)如上所述的第二含氮層321部分的去除。此外，通過向基板302提供偏壓功率，氧化等離子體的通量可被控制，從而提供在垂直于基板302的方向上的帶電物種的增加的方向性和加速度，以促進(jìn)在第一和第二浮置柵極306的上部316、317和絕緣層304的上表面320上方的第二含氮層321的去除。因此，在某些實施例中，可在處理期間向基板302提供約50瓦特至約1000瓦特的偏壓功率。
[0059]發(fā)明人已觀察到，在210處的第二含氧層326的形成期間，可在第二含氮層321的側(cè)壁上發(fā)生某些氧化(在328處以虛線圖示)。然而，在側(cè)壁上的第二含氮層321上的此氧化可能不提供足夠厚度的氧化層，以提供可接受的裝置300性能所需的浮置柵極306、308的電容耦合。例如，在某些實施例中，在氧化工藝之后的側(cè)壁上的第二含氧層326的厚度可達(dá)到約20 A。因此，下一步，在212處，在某些實施例中，將第三含氧層330可選擇性地沉積在第二含氧層326的頂上以增加第二含氧層326的厚度，如圖3F中所示。在某些實施例中，通過沉積第三含氧層330，第二含氧層326的厚度可被增加到約30 A至約60 A。
[0060]第三含氧層330可在如上所述的第二含氧層326處包含相同材料。第三含氧層330可以適合于增加第二含氧層326的厚度至所需厚度的任何方式沉積，所述方式例如是諸如類似于上文相對于如上所述的第一含氧層318的形成所論述的工藝的工藝。
[0061]下一步，在214處，在某些實施例中，框第三含氮層332可選擇性地形成在第二含氧層326的頂上，如圖3G中所示。第三含氮層332可包含適合于形成所需裝置的任何材料，所述材料例如是諸如相對于如上所述的第一含氮層314和/或第二含氮層321所論述的材料。在某些實施例中，第三含氮層332可包含與第一含氮層314和第二含氮層321相同的材料，或在某些實施例中可包含與第一含氮層314和第二含氮層321不同的材料。
[0062]第三含氮層332可經(jīng)由能夠形成第三含氮層332至所需厚度的任何適當(dāng)工藝形成，所述工藝?yán)缡侵T如類似于用以在204處形成第一含氮層314的工藝的工藝。在某些實施例中，第三含氮層332可被沉積到約10 k至約20 A的厚度。
[0063]在沉積第三含氧層330 (或當(dāng)存在第三含氮層332時的第三含氮層332的形成)之后，方法200通常結(jié)束，且裝置可繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)一步處理。例如，在某些實施例中，控制柵極層可被沉積在諸如圖3H中所示的第三含氧層330 (或當(dāng)存在第三含氮層332時的第三含氮層332)的頂上。在某些實施例中，控制柵極層334可包含導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料諸如是多晶硅、金屬、或類似物。
[0064]例如諸如氮化工藝和氧化工藝的本文所述的方法可在諸如上文論述的示例性腔室的個別氮化腔室和氧化腔室中執(zhí)行，所述腔室可以獨立配置提供或作為群集工具的一部分，所述群集工具例如是下文相對于圖4所述的集成工具400 ( g卩，群集工具)。集成工具400的實例包括CENTURA、和ENDURA"集成工具，所述集成工具例如是CENTURA? DPN柵極疊層，所述上述集成工具可從加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司(Applied Materials, Inc.)購得?？梢灶A(yù)期，本文所述的方法可使用具有稱接至群集工具的適當(dāng)工藝腔室的其他群集工具實踐，或本文所述的方法可在其他適當(dāng)工藝腔室中實踐。
[0065]集成工具400包括真空密封處理平臺401、工廠接口(factory interface) 404和系統(tǒng)控制器402。平臺401包含多個處理腔室，所述處理腔室諸如是414A、414B、414C和414D，所述腔室可操作地耦接到真空基板傳遞腔室403。工廠接口 404被通過一個或更多個負(fù)載鎖定腔室(兩個負(fù)載鎖定腔室，諸如圖4中所示的406A和406B)可操作地耦接到傳遞腔室403。
[0066]在某些實施例中，工廠接口 404包括:至少一個瑪站(docking station) 407 ;至少一個工廠接口機(jī)械手438，用于促進(jìn)半導(dǎo)體基板的傳遞。塢站407被構(gòu)造為接受一個或更多個前開式標(biāo)準(zhǔn)艙(front opening unified pod ;F0UP)。諸如 405A、405B、405C 和 40? 的四個FOUP被圖示在圖4的實施例中。工廠接口機(jī)械手438被構(gòu)造為將基板從工廠接口 404通過負(fù)載鎖定腔室傳遞到處理平臺401，所述負(fù)載鎖定腔室諸如是406A和406B。每個負(fù)載鎖定腔室406A和406B具有耦接到工廠接口 404的第一端口和耦接到傳遞腔室403的第二端口。負(fù)載鎖定腔室406A和406B被耦接到壓力控制系統(tǒng)(未圖示)，所述壓力控制系統(tǒng)將腔室406A和406B抽空且通風(fēng)以促進(jìn)基板在傳遞腔室403的真空環(huán)境與工廠接口 404的大體上周圍(例如，大氣)環(huán)境之間傳遞。傳遞腔室403具有設(shè)置在所述傳遞腔室中的真空機(jī)械手413。真空機(jī)械手413能夠在負(fù)載鎖定腔室406A和406B與處理腔室414A、414B、414C和414D之間傳遞基板421。
[0067]在某些實施例中，處理腔室414A、314B、314C和414D耦接到傳遞腔室403。處理腔室414A、414B、414C和414D包括:氧化腔室,氮化腔室,和選擇性地,蝕刻腔室,和沉積腔室中的至少一個，所述沉積腔室用于沉積隧道氧化層、材料層、iro層、控制柵極層、或類似物。氧化腔室可包括被構(gòu)造用于等離子體氧化、快速熱氧化或自由基氧化的那些氧化。氮化腔室可包括被構(gòu)造用于去耦等離子體氮化(DPN)和類似氮化的那些腔室。蝕刻腔室可包括被構(gòu)造用于濕法或干法蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻(reactive ion etch ；RIE)或類似蝕刻的那些腔室。上文已論述適用于執(zhí)行本發(fā)明的至少某些實施例的腔室的實例。
[0068]在某些實施例中，一個或更多個可選服務(wù)腔室(圖示為416A和416B)可被耦接到傳遞腔室403。服務(wù)腔室416A和416B可被構(gòu)造為執(zhí)行其他基板工藝，所述工藝諸如是脫氣、定向、基板測量、冷卻和類似工藝。
[0069]系統(tǒng)控制器402使用工藝腔室414A、414B、414C和414D的直接控制或者，通過控制與工藝腔室414A、414B、414C和414D和工具400相關(guān)聯(lián)的計算機(jī)(或控制器)來控制工具400的操作。在操作中，系統(tǒng)控制器402啟動來自各個腔室和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集和反饋以最佳化工具400的性能。系統(tǒng)控制器402通常包括中央處理單元(Central Processing Unit ；CPU) 430、存儲器434和支持電路432。CPU430可以是可用于工業(yè)環(huán)境的任何形式的通用計算機(jī)處理器的一種。支持電路432通常被耦接到CPU430，且支持電路432可包括高速緩沖存儲器、時鐘電路、輸入/輸出子系統(tǒng)、電源和類似物。當(dāng)諸如如上所述的方法的軟件程序由CPU430執(zhí)行時，所述軟件程序430將CPU430轉(zhuǎn)變成特定用途計算機(jī)(控制器)402。軟件程序也可由第二控制器(未展示)存儲和/或執(zhí)行，所述第二控制器位于工具400遠(yuǎn)處。
[0070]因而，本文提供了間層多晶硅電介質(zhì)帽和制造所述間層多晶硅電介質(zhì)帽的方法。本發(fā)明的間層多晶硅電介質(zhì)(IPD)帽可在相鄰的浮置柵極之間包括含非共形氮的層，從而降低或消除相鄰浮置柵極的電耦合，因而減少或消除裝置的相鄰浮置柵極之間的泄漏。此夕卜，本發(fā)明的方法有利地利用多個非共形層形成工藝以促進(jìn)形成非共形含氮層。雖然在范圍中不受限制，但是本發(fā)明可特別有利地用于制造存儲器裝置，所述存儲器裝置諸如是NAND閃存存儲器裝置，具體地說對于按比例縮小的NAND閃存存儲器裝置(例如，小于45nm的裝置)。
[0071]雖然上文涉及本發(fā)明實施例，但是可在不背離本發(fā)明的基本范圍的情況下設(shè)計本發(fā)明的其他和進(jìn)一步實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種設(shè)置在基板的頂上的間層多晶硅電介質(zhì)帽，所述基板具有第一浮置柵極、第二浮置柵極、和布置在所述第一浮置柵極與所述第二浮置柵極之間的絕緣層，所述間層多晶硅電介質(zhì)帽包括: 第一含氮層，所述第一含氮層設(shè)置在所述第一浮置柵極和所述第二浮置柵極的上部和側(cè)壁的頂上； 第一含氧層，所述第一含氧層設(shè)置在所述絕緣層的上表面和所述第一含氮層的頂上； 第二含氮層，所述第二含氮層設(shè)置在所述第一含氧層的上部和側(cè)壁的頂上；和 第二含氧層，所述第二含氧層設(shè)置在所述第一含氧層的上表面和所述第二含氮層的頂上。
2.如權(quán)利要求1所述的間層多晶硅電介質(zhì)帽，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第二含氧層的頂上的第三含氮層。
3.如權(quán)利要求2所述的間層多晶硅電介質(zhì)帽，其中所述第三含氮層的厚度為約10至約20。
4.如權(quán)利要求2所述的間層多晶硅電介質(zhì)帽，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第三含氮層的頂上的控制柵極層。
5.如權(quán)利要求1所述的間層多晶硅電介質(zhì)帽，其中存在以下至少一個情況: 所述第一含氮層的厚度是約5 A至約20 A； 所述第一含氧層的厚度是約20 A至約40 Λ 所述第二含氮層的厚度是約20 A至約40 ??；或 所述第二含氧層的厚度是約40 A至約80
6.如權(quán)利要求1所述的間層多晶硅電介質(zhì)帽，其中所述第一含氮層和所述第二氮層包括氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)的至少一者。
7.如權(quán)利要求1所述的間層多晶硅電介質(zhì)帽，其中所述第一含氧層和所述第二含氧層的每一個包含二氧化硅(SiO2)或高k材料的至少一者。
8.一種裝置，所述裝置包括: 基板，所述基板具有第一浮置柵極、第二浮置柵極和設(shè)置在所述第一浮置柵極與所述第二浮置柵極之間的絕緣層； 第一含氮層，所述第一含氮層設(shè)置在所述第一浮置柵極和第二浮置柵極的上部和側(cè)壁的頂上； 第一含氧層，所述第一含氧層設(shè)置在所述絕緣層的上表面和所述第一含氮層的頂上；第二含氮層，所述第二含氮層設(shè)置在所述第一含氧層的上部和側(cè)壁的頂上；和第二含氧層，所述第二含氧層設(shè)置在所述第一含氧層的上表面和所述第二含氮層的頂上，其中所述第一含氮層和第二含氮層與所述第一含氧層和第二含氧層形成間層多晶硅電介質(zhì)帽。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，進(jìn)一步包括: 第三含氮層，所述第三含氮層設(shè)置在所述第二含氧層的頂上。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，進(jìn)一步包括:控制柵極層，所述控制柵極層設(shè)置在所述第三含氮層的頂上。
11.一種在基板的頂上形成間層多晶硅電介質(zhì)帽的方法，所述基板具有第一浮置柵極、第二浮置柵極和設(shè)置在所述第一浮置柵極與所述第二浮置柵極之間的絕緣層，所述方法包括以下步驟: 在所述第一浮置柵極和第二浮置柵極的上部和側(cè)壁的頂上有選擇地形成第一含氮層； 在所述絕緣層的上表面和所述第一含氮層的頂上形成第一含氧層； 在所述第一含氧層的頂上沉積第二含氮層，其中所述第二含氮層具有沉積在所述第一浮置柵極和第二浮置柵極的所述上部上方的第一厚度，和沉積在所述絕緣層的所述上表面上方的第二厚度，且其中所述第二厚度小于所述第一厚度；和 通過氧化沉積在所述第一浮置柵極和第二浮置柵極的所述上部上方的所述第二含氮層的至少一部分，和氧化沉積在所述絕緣層的所述上表面上方的大體上所有第二含氮層來形成第二含氧層。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟: 在所述第二含氧層的 頂上形成第三含氮層。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟: 在所述第三含氮層的頂上沉積控制柵極層。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中有選擇地形成所述第一含氮層包括:執(zhí)行等離子體氮化工藝以氮化所述第一浮置柵極和所述第二浮置柵極的所述上部和側(cè)壁的至少一部分。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟: 在所述第二含氧層的頂上沉積第三含氧層以增加所述第二含氧層的厚度。
【文檔編號】H01L21/31GK103930992SQ201280054973
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月11日
【發(fā)明者】馬修·S·羅杰斯, 克勞斯·許格拉夫 申請人:應(yīng)用材料公司