SONOS存储器的ONO结构形成方法技术

本发明专利技术提供一种SONOS存储器的ONO结构形成方法，此方法在SONOS存储区上设置掩模层，并以此掩模层为阻挡，去除非SONOS存储区的第一阻挡氧化层，然后通过依次去除所述掩模层、非SONOS存储区的氮化层以及SONOS存储区的第一阻挡氧化层和非SONOS存储区的隧穿氧化层，最后再在半导体基底上重新生成第二阻挡氧化层，得到设置在所述SONOS存储区的ONO结构。本发明专利技术提供的SONOS存储器的ONO结构形成方法不会对SONOS存储区的ONO叠层乃至半导体基底产生影响，故无需预先设置SONOS存储区和非SONOS存储区之间的重叠区。进而克服了现有工艺在SONOS存储区和非SONOS存储区之间形成重叠区叠层导致基底表面不平整以及限制了工艺窗口的问题。

ONO Structure Formation Method of SONOS Memory

【技术实现步骤摘要】
SONOS存储器的ONO结构形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其是涉及一种SONOS存储器的ONO结构形成方法。
技术介绍
非易失性存储器作为计算机中必不可少的存储设备，对所处理的信息起着重要的存储功能。SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)存储器具有单元尺寸小、存储保持性好、操作电压低、与CMOS工艺兼容等特点。SONOS存储器使用半导体基底-隧穿氧化层-氮化层-阻挡氧化层-多晶硅栅层(即SONOS)的栅极堆叠结构，是一种电荷陷阱型存储器。其中，在形成SONOS存储器时，需要在SONOS存储区形成ONO结构，现有工艺通常通过原位生长法形成ONO叠层，但此ONO叠层除SONOS存储区外还覆盖了非SONOS存储区，因此需要去除非SONOS存储区的ONO叠层，以形成SONOS存储器的ONO结构。现有工艺通过设置光刻胶掩模保护SONOS存储区，利用干法刻蚀工艺去除非SONOS存储区的氮化层、隧穿氧化层，为了避免干法刻蚀工艺对非SONOS存储区的半导体基底产生影响，通常会在非SONOS存储区的半导体基底表面和非SONOS存储区ONO叠层之间预先形成一层牺牲氧化层进行阻挡。但是，即使形成了牺牲氧化层，进行干法刻蚀时部分等离子体仍可能沿所述牺牲氧化层的边缘继续刻蚀SONOS存储区的隧穿氧化层而到达半导体基底。因此，通常会增加光刻胶掩模的覆盖范围，使得实际形成的SONOS存储区与非SONOS存储区之间形成了一重叠区。在该重叠区形成的重叠区叠层额外保留了一部分牺牲氧化层未去除，产生了几个问题：一方面，重叠区叠层造成基底表面不平整，造成后续进行的离子注入不均匀，影响器件均一性，并且使后续形成金属硅化物时容易产生侵蚀缺陷，增加漏电，降低良率；另一方面，重叠区位于SONOS存储区的栅极和非SONOS存储区例如选择管的栅极之间，随着工艺节点缩小，重叠区所占比例增大，对工艺窗口的影响逐渐凸显，限制光刻工艺窗口的缩小及工艺节点的进一步缩小。
技术实现思路
为了克服现有工艺在SONOS存储区和非SONOS存储区之间形成重叠区叠层导致基底表面不平整以及限制了工艺窗口的问题，本专利技术提供了一种SONOS存储器的ONO结构形成方法。所述SONOS存储器ONO结构形成方法包括以下几个步骤：提供半导体基底，所述半导体基底表面定义有SONOS存储区和与所述SONOS存储区连接的非SONOS存储区，所述半导体基底上形成有ONO叠层，所述ONO叠层覆盖所述SONOS存储区和所述非SONOS存储区，所述ONO叠层沿远离所述半导体基底表面的方向包括隧穿氧化层、氮化层以及第一阻挡氧化层；在所述SONOS存储区的所述ONO叠层上形成掩模层，并打开所述非SONOS存储区；以所述掩模层为阻挡，去除所述非SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层；去除所述掩模层；以所述SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层为阻挡，去除所述非SONOS存储区的所述氮化层；去除所述SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层和所述非SONOS存储区的所述隧穿氧化层；以及在所述SONOS存储区的所述氮化层上形成第二阻挡氧化层，以形成SONOS存储器的ONO结构。可选的，去除所述非SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层的方法包括干法刻蚀、湿法刻蚀或者它们的结合。可选的，所述SONOS存储器ONO结构形成方法还包括：在形成所述掩模层之前，形成覆盖所述SONOS存储区和所述非SONOS存储区的所述ONO叠层表面的抗反射涂层；在去除所述非SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层之前，去除所述非SONOS存储区的所述抗反射涂层；以及在去除所述掩模层之后，去除所述SONOS存储区的所述抗反射涂层。可选的，所述掩模层的材料为光刻胶。可选的，去除所述非SONOS存储区的所述氮化层的方法为湿法刻蚀。可选的，所述SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层和所述非SONOS存储区的所述隧穿氧化层通过同一湿法刻蚀工艺去除，或者通过两次湿法刻蚀工艺分别去除。可选的，所述半导体基底上还形成有牺牲氧化层，所述牺牲氧化层覆盖所述非SONOS存储区的半导体基底表面，所述ONO叠层覆盖所述牺牲氧化层。可选的，去除所述SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层和所述非SONOS存储区的所述隧穿氧化层时，还去除所述牺牲氧化层。可选的，在形成第二阻挡氧化层时，所述第二阻挡氧化层还延伸覆盖在所述非SONOS存储区的半导体基底表面。可选的，所述SONOS存储器包括选择晶体管，所述非SONOS存储区包括SG区，所述SG区用于设置所述选择晶体管的栅极，所述SG区的所述第二阻挡氧化层为所述选择晶体管的栅极氧化层。本专利技术提供的SONOS存储器的ONO结构形成方法在ONO叠层上形成掩模层并打开非SONOS存储区，以此掩模层为阻挡，去除非SONOS存储区的第一阻挡氧化层，然后通过依次去除所述掩模层、非SONOS存储区的氮化层以及SONOS存储区的第一阻挡氧化层和非SONOS存储区的隧穿氧化层，最后再在半导体基底上重新生成第二阻挡氧化层，得到设置在所述SONOS存储区的ONO结构。其中，非SONOS存储区被打开，使掩模层仅覆盖SONOS存储区，而不像现有技术那样掩模层还延伸到非SONOS存储区，使得SONOS存储区与非SONOS存储区之间不存在重叠区，进而解决了重叠区叠层导致基底表面不平整以及限制了工艺窗口的问题。本专利技术提供的SONOS存储器的ONO结构形成方法在去除非SONOS存储区的第一阻挡氧化层时可以用高能等离子体进行干法刻蚀，但所述干法刻蚀因为SONOS存储区氮化层的阻挡，不会对SONOS存储区的ONO叠层乃至半导体基底产生影响。附图说明图1A为一种SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行第一步骤后的剖面结构示意图。图1B为一种SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行第二步骤的剖面结构示意图。图1C为一种SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行第三步骤的剖面结构示意图。图1D为一种SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行第四步骤的剖面结构示意图。图1E为一种SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行第五步骤后的剖面结构示意图。图1F为一种SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行第六步骤后的剖面结构示意图。图1G为一种SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行第七步骤后的剖面结构示意图。图2为本专利技术实施例的SONOS存储器的ONO结构形成方法的流程示意图。图3A为本专利技术实施例的SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行步骤S1后的剖面结构示意图。图3B为本专利技术实施例的SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行步骤S2后的剖面结构示意图。图3C为本专利技术实施例的SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行步骤S3后的剖面结构示意图。图3D为本专利技术实施例的SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行步骤S4后的剖面结构示意图。图3E为本专利技术实施例的SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行步骤S5后的剖面结构示意图。图3F为本专利技术实施例的SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行步骤S6后的剖面结构示意图。图3G为本专利技术实施例的SONOS存储器的ONO结构形成方法中执行步骤S7后的剖面结构示意图。附图标号说明如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SONOS存储器的ONO结构形成方法，其特征在于，包括：提供半导体基底，所述半导体基底表面定义有SONOS存储区和与所述SONOS存储区连接的非SONOS存储区，所述半导体基底上形成有ONO叠层，所述ONO叠层覆盖所述SONOS存储区和所述非SONOS存储区，所述ONO叠层沿远离所述半导体基底表面的方向包括隧穿氧化层、氮化层以及第一阻挡氧化层；在所述SONOS存储区的所述ONO叠层上形成掩模层，并打开所述非SONOS存储区；以所述掩模层为阻挡，去除所述非SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层；去除所述掩模层；以所述SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层为阻挡，去除所述非SONOS存储区的所述氮化层；去除所述SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层和所述非SONOS存储区的所述隧穿氧化层；以及在所述SONOS存储区的所述氮化层上形成第二阻挡氧化层，以形成SONOS存储器的ONO结构。

【技术特征摘要】
1.一种SONOS存储器的ONO结构形成方法，其特征在于，包括：提供半导体基底，所述半导体基底表面定义有SONOS存储区和与所述SONOS存储区连接的非SONOS存储区，所述半导体基底上形成有ONO叠层，所述ONO叠层覆盖所述SONOS存储区和所述非SONOS存储区，所述ONO叠层沿远离所述半导体基底表面的方向包括隧穿氧化层、氮化层以及第一阻挡氧化层；在所述SONOS存储区的所述ONO叠层上形成掩模层，并打开所述非SONOS存储区；以所述掩模层为阻挡，去除所述非SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层；去除所述掩模层；以所述SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层为阻挡，去除所述非SONOS存储区的所述氮化层；去除所述SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层和所述非SONOS存储区的所述隧穿氧化层；以及在所述SONOS存储区的所述氮化层上形成第二阻挡氧化层，以形成SONOS存储器的ONO结构。2.如权利要求1所述的SONOS存储器的ONO结构形成方法，其特征在于，去除所述非SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层的方法包括干法刻蚀、湿法刻蚀或者它们的结合。3.如权利要求1所述的SONOS存储器的ONO结构形成方法，其特征在于，还包括：在形成所述掩模层之前，形成覆盖所述SONOS存储区和所述非SONOS存储区的所述ONO叠层表面的抗反射涂层；在去除所述非SONOS存储区的所述第一阻挡氧化层之前，去除所述非SONOS存储区的所述抗反射涂层；以及在去除所述掩模层之后，去...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆霄宇，张强，黄冠群，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31