300mm炉管工艺中的颗粒和缺陷控制

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1、万方数据下形成厚度约10nm的高温氧化物。挚层氧化物为后面沉积挚层氮化硅作缓冲层以减少应力【111，同时作为隔离层保护有源区在去掉氮化物的过程中免受化学玷污。2)挚层氮化硅(PadNitride)：挚层氮化硅(Si3N4)一般都是通过炉管形成的，它的反应温度达到了760。C。硅片被放入高温760。C的LPCVD炉管中，在工艺腔中氨气和二氯硅烷发生反应，在硅片表面生成一层厚度约为110nm的氮化硅。氮化硅具有优良的机械性能和隔绝性能，有助于在浅槽隔离(STI)氧化物沉积过程中保护有源区，同时氮化硅可以在化学机械研磨(CMP)中充当抛光的阻

2、挡层。3)沟槽衬挚氧化物(STILineroxide)币H热退火(Thermalanneal)：硅片进入高温炉管，通过1000。C的高温热氧化和退火，在暴露的隔离沟槽侧壁上生长一层厚度仅为10nm的氧化层。炉管恒温区的温度能够准确控制温度在1000+／．0．25℃之内[12】，从而可以确保氧化层的厚度可以控制在10+／．0．1nm。氮化物掩膜层的存在阻止了氧分子向有源区的扩散。生长挚氧化物是为了改善硅与沟槽填充氧化物之间的界面特性；而在氮气的环境中，1100℃下对晶片进行二个小时的退火作用是修复硅刻蚀之后芯片表面的损伤以及平滑STI硅刻

3、蚀之后的拐角。4)牺牲氧化层(SacrificialOxidation)：其生长方式与垫层氧化物一样，即硅片进入高温氧化炉管，在900℃的条件下形成厚度约lOnm的高温氧化物。牺牲氧化层为后面的离子注入其掩蔽层的作用，其最终会被清洗掉。5)二氧化硅．氮化硅．二氧化硅的三明治结构(ONOdielectric)：底层氧化层(BottomOxide)一般用热氧化生长，在850℃的条件下，形成厚度约4nm左右的热氧化层，热氧化生长的Si02较致密；中间的氮化硅层(Nitride)一般采用LPCVD在650℃条件下淀积约10nm的厚度；由于顶层氧

4、化层(TopOxide)采用LPCVD沉积，Si02结构较疏松，为了与顶层氧化层接触界面良好，一般会通过950℃条件下的湿氧(WetOxide)来缓慢氧化部分氮化硅，最后再用LPCVD在780℃条件下淀积lOnm左右的顶层氧化层。各层的生长方式以及厚度比例不同，0NO薄膜的特性也不同，相对应的器件的性能也不刚13J。由于ONO复合介质具有较高的相对介电常数、高的击穿电场，低的漏电特性等优点，因此该结构在SONOS存储器件【14】中作为一种存储机制以及在Flash器件中作为多晶硅层间介质[15,161方面得到了广泛的应用旧。为了释放ONO

5、层间的应力和界面良好接触，沉积完项氧化层后，会在氮气的环境中，800℃下对晶片进行半个小时的退火6)高电压和低电压栅极氧化层对(HV&LVGateOxide)：根据器件设计的要求，在晶片上不同区域通过热氧化，800～900℃的条件下氧化出6～lOnm氧化层，氧化层相当于结电容的介质，根据平板电容容量的公式Cj=8S／d，d是介质的厚度，万方数据可以看出结电容容量跟介质厚度成反比，氧化层越薄电容量越大，相同栅极电压存储的电荷Qg=CV也就越多。根据这个比例，我们可以通过不同栅极氧化层的厚度就能调节器件的电压。7)存储单元阵列(CellAr

6、ray)：NROM单元，从架构看，NROM器件的物理结构基于NAND架构，密度高、字线(WordLine，WL)与BL(BitLine，BL)排列紧密，节省芯片空间；工作时又具有NOR架构的特性，读取速度快，可以对每一个字节操作。从器件看，NROM阵列单元是一个n型沟道的场效应晶体管(MOSFETdevice)，只是将栅极绝缘层替换成ONO的三明治结构。氮化硅层作为束缚绝缘层，在器件两端分别束缚两个相互隔绝的电荷包，形成两个比特信息的存储。每个电荷包根据是否束缚电子，分别表示“0”写入状态(program)或“1”擦除状态(erase)

7、。8)隔离侧墙的二氧化硅一氮化硅．二氧化硅层(ONOSpacer)：该结构也是一个ONO介质层，栅极两边做侧壁氧化层，主要是为了：起到离子注入等的一种隔离的效果，同时避免栅和源、漏极短接，实现保护栅氧的功能。隔离侧墙的二氧化硅．氮化硅一二氧化硅这3层，都是通过LPCVD的方式进行淀积。侧边氧化硅层(LinerTEOS)是在650℃条件下沉积厚约10nm的氧化硅薄膜，侧墙氮化硅挚层(SpacerNitride)是在650。C条件下沉积厚约20nm的氮化硅薄膜，最后的侧墙氧化硅挚层(SpacerTEOS)是在650℃条件下沉积厚约120nm

8、的氧化硅薄膜。之后经过刻蚀后得到如上图的Spacer形貌。2．3炉管工艺中缺陷分类炉管颗粒和缺陷的种类多种多样，图2．1给了炉管颗粒和缺陷的简单分类。这些都是设备和工艺工程师致力需要解决的问题。OuaazW