浮柵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種浮柵的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] IC制造工藝中，平坦化技術(shù)已成為與光刻和刻蝕同等重要且相互依賴的不可缺少 的關(guān)鍵技術(shù)之一，而化學(xué)機(jī)械拋光（CM巧工藝是目前最有效、最成熟的平坦化技術(shù)。進(jìn)入 65nm節(jié)點(diǎn)之后，CMP工藝的重要性更加突出。W嵌入式閃存為例，嵌入式閃存集成了邏輯、 存儲(chǔ)等模塊，存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝制作步驟多、難度大，尤其是浮動(dòng)?xùn)哦嗑薜闹谱鳎?其質(zhì)地軟，研磨速度快，不易控制，再加上浮動(dòng)?xùn)哦嗑蓿‵loating Gate poly)厚度及表面 形態(tài)對(duì)器件的電性參數(shù)及后續(xù)工藝影響較大，因此怎樣得到一個(gè)穩(wěn)定的、厚度均勻及表面 形態(tài)佳的浮動(dòng)?xùn)哦嗑揎@得至關(guān)重要。
[0003] 圖1示出了現(xiàn)有嵌入式閃存的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。在嵌入式閃存工藝開(kāi)發(fā)過(guò)程中 發(fā)現(xiàn)，存儲(chǔ)單元區(qū)I '與外圍電路區(qū)II'內(nèi)的有源區(qū)（AA) W及淺溝槽隔離（STI)分布差異 很大；存儲(chǔ)單元區(qū)I '內(nèi)的第一有源區(qū)102'與第一 STIior分布密集且圖形相對(duì)規(guī)則，而 外圍電路區(qū)II'內(nèi)的有源區(qū)與淺溝槽隔離分布則相對(duì)分散且面積大小不一，其中第二有源 區(qū)201' W及第二STI202'的面積較大，第H有源區(qū)203'和第HSTI204'的面積較小。在 CMP研磨過(guò)程中，研磨速度較快的介質(zhì)容易產(chǎn)生凹陷（dishing)，圖形面積越大，凹陷越嚴(yán) 重；同樣的圖形，研磨時(shí)間越久，凹陷也越嚴(yán)重。送種凹陷的產(chǎn)生會(huì)帶來(lái)很多后續(xù)工藝問(wèn)題， 比如在STI (淺溝槽隔離）CMP之后，面積大的STI上會(huì)產(chǎn)生STI凹陷（dishing)，在多晶娃 沉積之后，STI中間凹陷區(qū)域上的多晶娃較STI邊緣及其他區(qū)域多，在后續(xù)的浮柵（FG)CMP 過(guò)程難W將其研磨干凈，因此在大面積的STI中間會(huì)留有多晶娃殘余（polyresi化e)，形 成缺陷；如果要去除送些殘余，則需要加長(zhǎng)研磨時(shí)間。同時(shí)，在浮柵（FG)CMP過(guò)程中，由于 同樣的原因外圍電路區(qū)II'內(nèi)面積較大的第二有源區(qū)202'表面上的多晶娃也會(huì)產(chǎn)生凹陷 (dishing),造成該第二有源區(qū)202'凹陷處的多晶娃厚度偏薄。在后續(xù)的多晶娃刻蝕過(guò)程 中，由于浮柵CMP凹陷導(dǎo)致的多晶娃厚度過(guò)小，多晶娃下面的柵氧很容易在刻蝕過(guò)程中被 消耗掉，從而失去阻擋作用而損傷下面的基底。如果要降低浮柵CMP過(guò)程中產(chǎn)生的凹陷，通 常需要降低研磨時(shí)間；而降低研磨時(shí)間，大面積STI上的多晶娃殘留則很難去除。
[0004] 目前一般浮柵的CMP過(guò)程如圖2所示，包括：首先，在圖1所示的已經(jīng)形成有存儲(chǔ) 單元區(qū)I '和外圍電路區(qū)II'的半導(dǎo)體基底100'上沉積多晶娃層103'，其中，存儲(chǔ)單元區(qū) I '內(nèi)分布有第一 STIior和第一有源區(qū)102'，外圍電路區(qū)II'內(nèi)分布有面積較大的第二 STI201'和第二有源區(qū)202' W及面積較小的第H STI203'和第H有源區(qū)204'，形成具有圖 3所示剖面結(jié)構(gòu)的晶片；然后在圖3所示的多晶娃層103'上沉積緩沖層104'，形成具有圖 4所示剖面結(jié)構(gòu)的晶片；接著對(duì)圖4中的緩沖層104'和多晶娃層103'依次進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋 光，至存儲(chǔ)單元區(qū)內(nèi)的第一 STIior和外圍電路區(qū)內(nèi)的第二STI201'和第HSTI203'的頂 面裸露，形成具有圖5所示剖面結(jié)構(gòu)的晶片，由圖5可W看出，外圍電路區(qū)II'的面積較大的 第二有源區(qū)202'處的多晶娃層103'存在較為明顯的凹陷；為了防止在減薄存儲(chǔ)單元區(qū)I ' 的多晶娃層103'和第一 STIior時(shí)造成外圍電路區(qū)II'內(nèi)的第二有源區(qū)202'的多晶娃被 消耗，現(xiàn)有技術(shù)一般在圖5所示結(jié)構(gòu)的上表面上設(shè)置光刻膠層105'，并對(duì)光刻膠層進(jìn)行圖 形化處理，進(jìn)一步去除存儲(chǔ)單元區(qū)r的光刻膠，形成具有圖6所示剖面結(jié)構(gòu)的晶片；在圖6 所示的光刻膠層105'的保護(hù)下，對(duì)存儲(chǔ)單元區(qū)I '的多晶娃層103'、第一 STIior進(jìn)行回 亥IJ，形成具有圖7所示剖面結(jié)構(gòu)的晶片；隨后，去除光刻膠層105'，形成具有圖8所示剖面 結(jié)構(gòu)的晶片。從圖8中可W看出，現(xiàn)有浮柵CMP工藝很難同時(shí)消除大面積第二STI201'表 面上的多晶娃殘留W及大面積的第二有源區(qū)202'上的浮柵凹陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本申請(qǐng)旨在提供一種浮柵的制作方法，W解決現(xiàn)有技術(shù)中浮柵制作過(guò)程中凹陷和 淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)表面上的多晶娃殘余難W同時(shí)消除的問(wèn)題。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種浮柵的制作方法，該制作 方法包括；步驟SI,提供半導(dǎo)體基底，半導(dǎo)體基底具有存儲(chǔ)單元區(qū)和外圍電路區(qū)，存儲(chǔ)單元 區(qū)具有第一 STI和第一有源區(qū)，外圍電路區(qū)具有最小寬度> A的第二STI和第二有源區(qū)W 及最小寬度< A的第H STI和第H有源區(qū)；步驟S2,在半導(dǎo)體基底上沉積多晶娃，形成第一 多晶娃層；步驟S3,在位于第二有源區(qū)的第一多晶娃層上形成多晶娃保護(hù)層；步驟S4,在裸 露的第一多晶娃層表面上、多晶娃保護(hù)層表面上沉積多晶娃，形成第二多晶娃層；步驟S5， 對(duì)第二多晶娃層與第一多晶娃層進(jìn)行CMP至第一 STI與第H STI裸露；步驟S6,對(duì)CMP后 的第一多晶娃層與多晶娃保護(hù)層進(jìn)行回刻；W及步驟S7,去除多晶娃保護(hù)層。
[0007] 進(jìn)一步地，上述步驟S3包括；步驟S31，在第一多晶娃層上沉積多晶娃預(yù)保護(hù)層； 步驟S32,在位于第二有源區(qū)的多晶娃預(yù)保護(hù)層上形成光刻膠掩膜；步驟S33,刻蝕去除裸 露的多晶娃預(yù)保護(hù)層；W及步驟S34,去除光刻膠掩膜。
[0008] 進(jìn)一步地，上述多晶娃保護(hù)層的邊緣距離第二有源區(qū)的邊緣1~10皿。
[0009] 進(jìn)一步地，上述CMP過(guò)程采用的拋光液對(duì)多晶娃保護(hù)層的材料與多晶娃的選擇比 大于1:10。
[0010] 進(jìn)一步地，上述CMP過(guò)程的拋光速度為2000~4000A,min.
[0011] 進(jìn)一步地，上述多晶娃保護(hù)層為氮化娃層，拋光液為用于STI CMP的拋光液。
[0012] 進(jìn)一步地，上述步驟S6的回刻過(guò)程采用干法刻蝕實(shí)施。
[0013] 進(jìn)一步地，上述步驟S7的去除多晶娃保護(hù)層的過(guò)程采用濕法刻蝕實(shí)施。
[0014] 進(jìn)一步地，上述第一多晶娃層的厚度為曰，相鄰第一 STI之間的最小間距為b，且a > b/2〇
[0015] 進(jìn)一步地，上述半導(dǎo)體基底表面W上的第一 STI高度為c，多晶娃保護(hù)層的厚度為 e,且a+e的總和為C的0. 8~1. 2倍。
[0016] 進(jìn)一步地，上述第二多晶娃層的厚度為f，且a+f > C。
[0017] 進(jìn)一步地，上述A為0. 3 y m。
[0018] 應(yīng)用本申請(qǐng)的技術(shù)方案，在容易產(chǎn)生凹陷的第二有源區(qū)的第一多晶娃層上設(shè)置多 晶娃保護(hù)層后沉積第二多晶娃層，從而可W使第二有源區(qū)上的第一多晶娃層不被研磨，避 免了第二有源區(qū)上的多晶娃凹陷產(chǎn)生，同時(shí)研磨時(shí)間可W適當(dāng)增加W去除外圍電路區(qū)內(nèi)大 面積的第二STI表面上的多晶娃殘余；并且在CMP之后進(jìn)行的多晶娃回刻，不僅能夠去除多 晶娃保護(hù)層表面上的少量多晶娃殘留，同時(shí)也能夠去除殘留在第二STI凹陷中的多晶娃。 從而避免了后續(xù)多晶娃刻蝕過(guò)程中因多晶娃凹陷所產(chǎn)生的基底損傷，同時(shí)也避免了因STI 凹陷所產(chǎn)生的多晶娃殘余。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示 意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0020] 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種嵌入式閃存的半導(dǎo)體基底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中浮柵的制作方法流程圖；
[0022] 圖3至圖8示出了執(zhí)行圖2所示制作方法的各步驟后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3示出了在圖1所示半導(dǎo)體基底上沉積多晶娃層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖4示出了在圖3所示的多晶娃層上沉積緩沖層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖5示出了對(duì)圖4中的緩沖層和多晶娃層依次進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光后的剖面結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0026] 圖6示出了在圖5所示結(jié)構(gòu)的上表面上設(shè)置光刻膠層，并對(duì)光刻膠層進(jìn)行圖形化 處理后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖7示出了在圖6所示光刻膠層的保護(hù)下，對(duì)存儲(chǔ)單元區(qū)的多晶娃層和第一 STI 進(jìn)行回刻后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖8示出了去除圖7所示光刻膠層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖9示出了本申請(qǐng)一種優(yōu)選實(shí)施方式提供的浮柵的制作方法的流程示意圖；
[0030] 圖10至圖19示出了執(zhí)行圖9所示制作方法的各步驟后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖10示出了上述制作方法所提供的半導(dǎo)體基底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖11示出了在圖10所示半導(dǎo)體基底上沉積多晶娃形成第一多晶娃層后的剖面結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0033] 圖12示出了在圖11所示的第一多晶娃層上形成多晶娃預(yù)保護(hù)層后的剖面結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0034] 圖13示出了在圖12所示的第二有源區(qū)