阅读说明：本技术 多晶硅层的制作方法、闪存及其制作方法 (manufacturing method of polycrystalline silicon layer, flash memory and manufacturing method thereof ) 是由 马鸣明 张伟光 于 2019-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种多晶硅层的制作方法、闪存及其制作方法,多晶硅层生长过程中被中断,接触空气后形成氧化硅层,通入氯化氢气体,在一预设温度范围内,所述氯化氢气体与所述氧化硅层反应,消耗掉所述氧化硅层；继续生长多晶硅层,并调整多晶硅层生长时间,以达到预设厚度。通过氯化氢气体,在一预设温度范围内消耗掉所述氧化硅层,然后二次生长(补偿)得到预设生长厚度(最终的)的多晶硅层,使多晶硅层中没有引入氧化硅层和较高热量,二次生长得到预设生长厚度的多晶硅层与未中断(一次性制作)的多晶硅层质量相同,解决了多晶硅层生长过程一旦发生异常被中断,多晶硅层的厚度达不到预设厚度,产品只能报废的问题,提高闪存的性能和良率。(The invention provides a method for manufacturing a polycrystalline silicon layer, a flash memory and a method for manufacturing the same, wherein the growth process of the polycrystalline silicon layer is interrupted, a silicon oxide layer is formed after the polycrystalline silicon layer is contacted with air, hydrogen chloride gas is introduced, and the hydrogen chloride gas reacts with the silicon oxide layer within a preset temperature range to consume the silicon oxide layer; and continuing to grow the polycrystalline silicon layer, and adjusting the growth time of the polycrystalline silicon layer to reach the preset thickness. The silicon oxide layer is consumed within a preset temperature range through hydrogen chloride gas, then the polycrystalline silicon layer with the preset growth thickness (final) is obtained through secondary growth (compensation), the silicon oxide layer and high heat are not introduced into the polycrystalline silicon layer, the quality of the polycrystalline silicon layer with the preset growth thickness obtained through secondary growth is the same as that of the polycrystalline silicon layer without interruption (one-time manufacturing), the problems that once the polycrystalline silicon layer is interrupted abnormally in the growth process, the thickness of the polycrystalline silicon layer cannot reach the preset thickness, and the product can only be scrapped are solved, and the performance and the yield of the flash memory are improved.)

多晶硅层的制作方法、闪存及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种多晶硅层的制作方法、闪存及其制作方法。

背景技术

在目前的半导体产业中，存储器件在集成电路产品中占了相当大的比例，存储器中的闪存的发展尤为迅速。它的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息，具有集成度高、较快的存取速度和易于擦除等多项优点，因而在微机、自动化控制等多项领域得到了广泛的应用。

对于闪存产品，制作字线多晶硅层是整个工艺流程中至关重要的制程，字线多晶硅层的厚度是闪存的关键指标，它决定着闪存器件性能的好坏，实际生产中，字线多晶硅层生长过程一旦发生异常被中断，字线多晶硅层的厚度达不到预设厚度，产品只能报废，影响闪存产品的性能和良率。

发明内容

本发明的一个目的为：在多晶硅层生长过程发生异常时，提供合适的制作(补偿)方法，进行多晶硅层再生长，直到多晶硅层生长达到预设厚度，提供质量合格的多晶硅层。

本发明的另一个目为：在闪存中多晶硅层生长过程发生异常时，提供合适的制作(补偿)方法，进行闪存中多晶硅层再生长，直到闪存中多晶硅层生长达到预设厚度，提高闪存的性能和良率。

为实现上述目的，本发明提供一种多晶硅层的制作方法，多晶硅层生长过程中被中断，接触空气后形成氧化硅层，包括：

通入氯化氢气体，在一预设温度范围内，所述氯化氢气体与所述氧化硅层反应，消耗掉所述氧化硅层；

继续生长多晶硅层，调整多晶硅层生长时间，以达到预设厚度。

进一步的，所述预设温度范围为：680℃～720℃。

进一步的，所述氯化氢气体的流量为：300ml/s～500ml/s。

本发明还提供一种闪存的制作方法，包括以下步骤：

提供一衬底，所述衬底上形成有结构层，所述结构层中形成有第一沟槽；

在所述第一沟槽的侧壁上形成侧墙结构；

形成一隧穿氧化层，所述隧穿氧化层覆盖所述第一沟槽的底部、所述侧墙结构及所述结构层；

形成多晶硅层，所述多晶硅层填充所述第一沟槽，所述多晶硅层用作共享字线；所述多晶硅层生长过程中被中断，接触空气后形成氧化硅层；

通入氯化氢气体，在一预设温度范围内，所述氯化氢气体与所述氧化硅层反应，消耗掉所述氧化硅层；

继续生长所述多晶硅层，调整所述多晶硅层生长时间，以达到预设生长厚度。

进一步的，所述预设温度范围为：680℃～720℃。

进一步的，所述氯化氢气体的流量为：300ml/s～500ml/s。

进一步的，所述结构层包括：依次形成于所述衬底上的衬底氧化层、浮栅、ONO膜层、控制栅及第一氮化硅层。

进一步的，所述结构层还包括：形成于所述第一氮化硅层中且位于所述控制栅上的第一氧化硅层。

进一步的，形成所述侧墙结构的步骤包括：

在所述第一沟槽的侧壁上沉积第二氧化硅层；

在所述第二氧化硅层上覆盖第二氮化硅层。

本发明还提供一种闪存，包括：

衬底、侧墙结构、隧穿氧化层及多晶硅层。

其中，所述衬底上形成有结构层，所述结构层中形成有第一沟槽；所述侧墙结构覆盖所述第一沟槽的侧壁；所述隧穿氧化层覆盖所述第一沟槽的底部及所述侧墙结构；所述多晶硅层填充所述第一沟槽，所述多晶硅层用作共享字线。

与现有技术相比存在以下有益效果：

本发明提供的多晶硅层的制作方法、闪存及其制作方法，通入氯化氢气体，在一预设温度范围内，所述氯化氢气体与所述氧化硅层反应，消耗掉所述氧化硅层；继续生长所述多晶硅层，并调整所述多晶硅层生长时间，以达到预设生长厚度。通过氯化氢气体，在一预设温度范围内消耗掉所述氧化硅层，然后二次生长(补偿)得到预设生长厚度(最终的)的多晶硅层，使多晶硅层中没有引入中间介质层(氧化硅层)和较高热量，二次生长(补偿)得到预设生长厚度的多晶硅层与未中断(一次性制作)的多晶硅层质量相同，解决了多晶硅层生长过程一旦发生异常被中断，多晶硅层的厚度达不到预设厚度，产品只能报废的问题，提高闪存的性能和良率。

附图说明

图1为本发明实施例的多晶硅层的制作方法流程示意图；

图2为本发明实施例的闪存的制作方法流程示意图；

图3至图11为本发明的闪存的制作方法各步骤示意图。

附图标记说明：

100-衬底，110-结构层，111-衬底氧化层，112-浮栅，113-ONO膜层，114-控制栅，115-第一氮化硅层，116-第一氧化硅层，120-侧墙，121-第二氧化硅层，122-第二氮化硅层，140-隧穿氧化层，200-多晶硅层，210-第一沟槽，220-第二沟槽，300-氧化硅层。

具体实施方式

如背景技术介绍字线多晶硅层的厚度是闪存的关键指标，它决定着闪存器件性能的好坏，也影响着闪存产品的良率。

发明人研究发现，多晶硅层(或外延多晶硅层)的生长与温度、压力和气体流量等有关，具体的，多晶硅层是在高温低压环境下，硅烷分解成多晶硅层，生长在载体表面。在多晶硅层生长过程中，控制温度，压力和气体流量的元件一旦失效，就会造成多晶硅层生长中断，第一次已生长的多晶硅层的厚度还未达到预设厚度，导致已生长的多晶硅层的厚度偏薄，达不到产品需求。而且第一次已生长的多晶硅层与与空气中的O₂接触生成介质层(例如氧化硅)。如果控制温度，压力和气体流量的元件恢复正常，继续第二次生长多晶硅层以达到预设厚度，发现两次生长多晶硅层中间的介质层(例如氧化硅)和热量会影响最终制作的多晶硅层的质量。

基于上述研究，本发明提供一种多晶硅层的制作方法及闪存的制作方法。为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步详细说明。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1为本实施例的多晶硅层的制作方法流程示意图。如图1所示，本实施例提供了一种多晶硅层的制作方法，多晶硅层生长过程中被中断，接触空气后形成氧化硅层，包括：

通入氯化氢气体，在一预设温度范围内，所述氯化氢气体与所述氧化硅层反应，消耗掉所述氧化硅层，具体的，所述氯化氢气体的流量为：300ml/s～500ml/s；所述预设温度范围为：680℃～720℃。所述预设温度范围(680℃～720℃)较常规工艺温度较低。常规工艺在高温下(850℃～1300℃),通入H₂，消耗掉所述氧化硅层，高温下引入了较高热量，影响最终多晶硅层的质量。

继续生长多晶硅层，并调整多晶硅层生长时间，以达到预设厚度。

图2为本实施例的闪存的制作方法流程示意图。如图2所示，本实施例提供了一种闪存的制作方法，包括以下步骤：

提供一衬底，所述衬底上形成有结构层，所述结构层中形成有第一沟槽；

在所述第一沟槽的侧壁上形成侧墙结构；

形成一隧穿氧化层，所述隧穿氧化层覆盖所述第一沟槽的底部、所述侧墙结构及所述结构层；

形成多晶硅层，所述多晶硅层填充所述第一沟槽，所述多晶硅层用作共享字线；所述多晶硅层生长过程中被中断，接触空气后形成氧化硅层，

通入氯化氢气体，在一预设温度范围内，所述氯化氢气体与所述氧化硅层反应，消耗掉所述氧化硅层；

继续生长所述多晶硅层，并调整所述多晶硅层生长时间，以达到预设生长厚度。

具体的，所述氯化氢气体的流量为：300ml/s～500ml/s。所述预设温度范围为：680℃～720℃。所述预设温度范围(680℃～720℃)较常规工艺温度较低。常规工艺在高温下(850℃～1300℃),通入H₂，消耗掉所述氧化硅层，高温下引入了较高热量，影响最终多晶硅层的质量。本实施例通过氯化氢气体，在一预设温度范围内消耗掉所述氧化硅层，然后二次生长(补偿)得到预设生长厚度(最终的)的多晶硅层，使多晶硅层中没有引入中间介质层(氧化硅层)和较高热量，二次生长(补偿)得到预设生长厚度的多晶硅层与未中断(一次性制作)的多晶硅层质量相同，解决了多晶硅层生长过程一旦发生异常被中断，多晶硅层的厚度达不到预设厚度，产品只能报废的问题，提高闪存的性能和良率。

下面结合图3-图11详细介绍本发明实施例的闪存的制作方法中各步骤示意图。

首先，如图3-图6所示，提供一衬底100，所述衬底100上形成有结构层110，所述结构层110中形成有第一沟槽210。

具体的，如图3所示，所述衬底100可以为硅、锗或者锗化硅，所述结构层110包括：依次制作于所述衬底100上的衬底氧化层111、浮栅112、ONO膜层113、控制栅114及第一氮化硅层115。其中，所述衬底氧化层111的沉积厚度介于所述浮栅112的沉积厚度介于 所述ONO膜层113的沉积厚度介于所述控制栅114的沉积厚度介于所述第一氮化硅层115的沉积厚度介于

优选的，如图4和图5所示，所述结构层110还包括：形成于所述第一氮化硅层115中且位于所述控制栅114上的第一氧化硅层116。其中，所述第一氧化硅层116的形成步骤包括：刻蚀所述第一氮化硅层115并停留在所述控制栅114上以制作第二沟槽220；制作所述第一氧化硅层116，所述第一氧化硅层116填充所述第二沟槽220。

进一步的，如图6所示，依次刻蚀所述第一氧化硅层116、控制栅114、ONO膜层113及浮栅112至露出所述衬底氧化层111以制作所述第一沟槽210，其中，一般采用CF4/CHF4/CL2/BCL3/Ar/N2等气体对所述第一氧化硅层116、所述控制栅114、所述ONO膜层113及所述浮栅112进行干法刻蚀。

接着，如图7所示，在所述第一沟槽210的侧壁上制作侧墙结构120。制作所述侧墙结构120的步骤包括：先沉积一侧墙材料层，所述侧墙材料层覆盖第一沟槽210的侧壁及所述结构层110；接着，对沉积在所述结构层100上的侧墙材料层进行各向异性刻蚀，去除所述结构层110上的侧墙材料层，从而制作所述侧墙结构120。其中，所示侧墙结构120包括依次覆盖所述第一沟槽210侧壁的第二氧化硅层121及第二氮化硅层122。

然后，形成一隧穿氧化层140，所述隧穿氧化层140覆盖所述第一沟槽210的底壁、所述侧墙结构120及所述结构层110。具体的，可以通过化学气相沉积工艺制作所述隧穿氧化层140，在本实施例中，所述隧穿氧化层140的材质为氧化硅，所述隧穿氧化层140沉积的厚度介于所以，所述隧穿氧化层140中位于所述结构层110上的部分的厚度介于

接着，如图7和图8所示，形成多晶硅层200，所述多晶硅层200填充所述第一沟槽210，所述多晶硅层用作共享字线；所述多晶硅层生长过程中被中断，接触空气后制作氧化硅层；

具体的，所述多晶硅层200覆盖第一沟槽210中的所述隧穿氧化层140，在本实施例中，可通过化学气相沉积工艺沉积所述多晶硅层200。在闪存多晶硅层生长过程中，控制温度，压力和气体流量的元件一旦失效，就会造成多晶硅层生长中断，第一次已生长的多晶硅层200的厚度还未达到预设厚度，导致已生长的多晶硅层200的厚度偏薄，达不到产品需求。而且第一次已生长的多晶硅层200与与空气中的O₂接触生成氧化硅层300。

接着，如图8和图9所示，通入氯化氢气体，在一预设温度范围内，所述氯化氢气体与所述氧化硅层300反应，消耗掉所述氧化硅层300。反应机理：SiO₂+HCl—SiCl₄+H₂O。所述氯化氢气体的流量为：300ml/s～500ml/s。所述预设温度范围为：680℃～720℃。

接着，如图10所示，继续生长所述多晶硅层200，并调整所述多晶硅层生长时间，以达到预设生长厚度h，所述多晶硅层200填充所述第一沟槽。通入氯化氢气体，在较低温度下(680℃～720℃)消耗掉所述氧化硅层300，不引入更多热量，然后调整继续生长所述多晶硅层的生长时间，以达到预设生长厚度h，进而二次生长得到最终的多晶硅层与未中断(一次性制作)的多晶硅层质量相同。

接着，如图10和图11所示，清洗所述多晶硅层200的表面并去除所述隧穿氧化层140中位于所述第一氮化硅层115上的部分。

具体的，清洗所述多晶硅层200的表面是为了去除所述多晶硅层200的表面残留的杂质，其中，清洗所述多晶硅层200的表面并去除所述隧穿氧化层140中位于所述第一氮化硅层115上的部分所需要花费的工艺时长介于30s～150s。在本实施例中，利用浓度为0.5％～10％的氢氟酸清洗所述多晶硅层200的表面并去除所述隧穿氧化层140中位于所述第一氮化硅层115上的部分。

本发明还提供一种闪存，如图7和图11所示，包括：衬底100、侧墙结构120、隧穿氧化层140及多晶硅层200。

其中，所述衬底100上制作有结构层110，所述结构层110中制作有第一沟槽210；所述侧墙结构120覆盖所述第一沟槽210的侧壁；所述隧穿氧化层140覆盖所述第一沟槽210的底部及所述侧墙结构120；所述多晶硅层200填充所述第一沟槽210。

综上，本发明提供了一种本发明提供了一种多晶硅层的制作方法、闪存及其制作方法，多晶硅层生长过程中被中断，接触空气后制作氧化硅层，通入氯化氢气体，在一预设温度范围内，所述氯化氢气体与所述氧化硅层反应，消耗掉所述氧化硅层；继续生长多晶硅层，并调整多晶硅层生长时间，以达到预设厚度。通过氯化氢气体，在一预设温度范围内消耗掉所述氧化硅层，然后二次生长(补偿)得到预设生长厚度(最终的)的多晶硅层，使多晶硅层中没有引入中间介质层(氧化硅层)和较高热量，二次生长(补偿)得到预设生长厚度的多晶硅层与未中断(一次性制作)的多晶硅层质量相同，解决了多晶硅层生长过程一旦发生异常被中断，多晶硅层的厚度达不到预设厚度，产品只能报废的问题，提高闪存的性能和良率。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。