SONOS器件的制作方法技术

本发明专利技术提供了一种SONOS器件的制作方法，通过在打开非SONOS区域之后，首先去除非SONOS区域ONO层的阻拦氧化层，然后再去除非SONOS区域ONO层的氮化层，之后再将非SONOS区域的牺牲氧化层和SONOS区域的第一阻拦氧化层一并去除，一方面解决当前ONO层刻蚀窗口不足的问题，另一方面优化SONOS器件中不同区域之间的台阶高度差异，提高器件可靠性。

【技术实现步骤摘要】
SONOS器件的制作方法
本专利技术涉及半导体器件的制作
，尤其涉及一种SONOS器件的制作方法。
技术介绍
SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon，硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅，又称硅氧化氮氧化硅)闪存具有单元尺寸小、存储保持性好、操作电压低、与CMOS工艺兼容等特点。现有的SONOS闪存的结构通常包括选择管(SG，selectgate)和存储管(CG，controlgate)两个器件，其存储管所在的区域为SONOS区域(即CG区)，选择管所在的区域为非SONOS区域(即SG区)，其中，SONOS区域需要ONO(Oxide-Nitride-Oxide，氧化层-氮化层-氧化层)结构，非SONOS区域不需要ONO结构。而SONOS闪存的ONO刻蚀通常采用干法刻蚀，其具体过程通常是，先将非SONOS区(即SG区)中的ON层去除，停在底部氧化层上；然后进行氧化层生长预清洗，将非SONOS区域的氧化层去除干净；再通过ISSG工艺生长氧化层，即非SONOS区域上重新生长的氧化层作为栅氧层，SONOS区域上重新生长的氧化层作为被保留下来的ONO层结构顶部的阻拦氧化层。然而，随着半导体器件特征尺寸的进一步减小，ONO的干法刻蚀也随之出现刻蚀窗口不足的问题，刻蚀窗口的下限会在后期去除非SONOS区域上的ON层时容易引起SIN刻蚀残留，进而影响器件功能和可靠性，不适用于量产；同时，因为ONO干法刻蚀的窗口不足，容易造成SG区和CG区的台阶问题，且台阶高度越大，在后续形成金属硅化物时，更容易产生金属硅化物的外扩问题。例如，在ONO干法刻蚀后暴露出非SONOS区域的衬底时，容易产生过刻蚀，该过刻蚀会造成衬底损伤(siliconrecess)的问题，进而在后续在衬底上形成金属硅化物时更易出现金属硅化物外扩的现象，影响器件的功能和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种SONOS器件的制作方法，以解决当前ONO刻蚀工艺窗口不足的问题，并优化SONOS器件中不同区域之间的台阶高度，提高器件可靠性。为了实现上述目的以及其他相关目的，本专利技术提供了SONOS器件的制作方法，包括以下步骤：步骤S1：提供一半导体基底，所述半导体基底定义有SONOS区域和与所述SONOS区域连接的非SONOS区域，所述半导体基底上依次形成有牺牲氧化层和ONO层，所述牺牲氧化层和ONO层覆盖所述SONOS区域和非SONOS区域，所述ONO层包括依次堆叠在所述牺牲氧化层上的隧穿氧化层、氮化层和第一阻拦氧化层；步骤S2：在所述ONO层上方涂敷光刻胶并显影打开非SONOS区域；步骤S3：去除非SONOS区域的第一阻拦氧化层；步骤S4：去除光刻胶，并去除非SONOS区域的氮化层；步骤S5：去除非SONOS区域的牺牲氧化层和SONOS区域的第一阻拦氧化层；步骤S6：在所述非SONOS区域的半导体基底上形成栅氧层，并在所述SONOS区域的氮化层的上方形成第二阻拦氧化层。可选的，在所述的SONOS器件的制作方法中，所述形成ONO层的步骤包括：步骤S11：对所述牺牲氧化层和半导体基底进行预清洗；步骤S12：在所述预清洗之后的牺牲氧化层上依次进行隧穿氧化层、氮化层和第一阻拦氧化层的沉积，以形成ONO层。可选的，在所述的SONOS器件的制作方法中，所述ONO层的厚度为可选的，在所述的SONOS器件的制作方法中，在步骤S6中，形成所述栅氧层和第二阻拦氧化层的方法包括ISSG工艺。可选的，在所述的SONOS器件的制作方法中，所述ISSG工艺的温度为800℃～1300℃，所述ISSG工艺所使用的气体包括氢气。可选的，在所述的SONOS器件的制作方法中，在步骤S4中，所述去除非SONOS区域的氮化层的方法包括湿法刻蚀。可选的，在所述的SONOS器件的制作方法中，所述湿法刻蚀试剂包括磷酸溶液。可选的，在所述的SONOS器件的制作方法中，在步骤S5中，采用同一道湿法刻蚀工艺来一并去除非SONOS区域的牺牲氧化层和SONOS区域的第一阻拦氧化层。可选的，在所述的SONOS器件的制作方法中，所述湿法刻蚀工艺所采用的试剂包括氢氟酸。可选的，在所述的SONOS器件的制作方法中，在步骤S4中，所述去除光刻胶的方法包括：步骤S41：采用干法刻蚀将所述光刻胶刻蚀掉；步骤S42：采用湿法刻蚀进行表面清洗。综上所述，本专利技术提供了一种SONOS器件的制作方法，首先，提供一半导体基底，所述半导体基底定义有SONOS区域和与所述SONOS区域连接的非SONOS区域，所述半导体基底上依次形成有牺牲氧化层和ONO层，所述牺牲氧化层和ONO层覆盖所述SONOS区域和非SONOS区域，所述ONO层包括隧穿氧化层、氮化层和第一阻拦氧化层；其次，在所述ONO层上方涂敷光刻胶并显影打开非SONOS区域；然后，去除非SONOS区域的第一阻拦氧化层；下一步，去除光刻胶，并去除非SONOS区域的氮化层；再下一步，去除非SONOS区域的牺牲氧化层和SONOS区域的第一阻拦氧化层；最后，在所述基底以及所述的SONOS区的氮化层的上方分别形成栅氧层和第二阻拦氧化层。即通过在打开非SONOS区域之后，首先去除非SONOS区域ONO层的阻拦氧化层，然后再去除非SONOS区域ONO层的氮化层，之后再将非SONOS区域的牺牲氧化层和SONOS区域的第一阻拦氧化层一并去除，一方面，通过将ONO层分步刻蚀来解决当前ONO层刻蚀窗口不足的问题，提高器件功能和可靠性，另一方面，上述方法能够优化两区域之间的台阶高度差异，避免去除非SONOS区域的牺牲氧化层的工艺对半导体基底产生损伤，进而避免了在后续在半导体基底上形成金属硅化物时出现金属硅化物外扩的现象，从而最终提高器件可靠性。附图说明图1A～1F为一种SONOS器件的制作方法的过程示意图；图2为图1A～1F中的SONOS器件的制作方法中SG区和CG区之间台阶过高导致的金属硅化物外扩的ETA图；图3A为图1A～1F中的SONOS器件的制作方法中的ONO层干法刻蚀的窗口下限的TEM图；图3B为图1A～1F中的SONOS器件的制作方法中在干法刻蚀之后形成的不同区域之间台阶高度的TEM图；图4A～4F为本专利技术一实施例中的一种SONOS器件的制作方法的过程示意图；图5A为图4A～4F中的SONOS器件的制作方法中的ONO层干法刻蚀的窗口上限的TEM图；图5B为图4A～4F中的SONOS器件的制作方法中在干法刻蚀之后形成的SG区和CG区之间台阶的TEM图(中间)；图5C为图4A～4F中的SONOS器件的制作方法中在干法刻蚀之后形成的SG区和CG区之间台阶的TEM图(边缘)；其中，图1A～3B中：01-半导体基底，02-牺牲氧化层，03-ONO层，031-隧穿氧化层，032-氮化层，033-第一阻拦氧化层，04-光刻胶，05本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SONOS器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1：提供一半导体基底，所述半导体基底定义有SONOS区域和与所述SONOS区域连接的非SONOS区域，所述半导体基底上依次形成有牺牲氧化层和ONO层，所述牺牲氧化层和ONO层覆盖所述SONOS区域和非SONOS区域，所述ONO层包括依次堆叠在所述牺牲氧化层上的隧穿氧化层、氮化层和第一阻拦氧化层；/n步骤S2：在所述ONO层上方涂敷光刻胶并显影打开非SONOS区域；/n步骤S3：去除非SONOS区域的第一阻拦氧化层；/n步骤S4：去除光刻胶，并去除非SONOS区域的氮化层；/n步骤S5：去除非SONOS区域的牺牲氧化层和SONOS区域的第一阻拦氧化层；/n步骤S6：在所述非SONOS区域的半导体基底上形成栅氧层，并在所述SONOS区域的氮化层的上方形成第二阻拦氧化层。/n

【技术特征摘要】
1.一种SONOS器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：提供一半导体基底，所述半导体基底定义有SONOS区域和与所述SONOS区域连接的非SONOS区域，所述半导体基底上依次形成有牺牲氧化层和ONO层，所述牺牲氧化层和ONO层覆盖所述SONOS区域和非SONOS区域，所述ONO层包括依次堆叠在所述牺牲氧化层上的隧穿氧化层、氮化层和第一阻拦氧化层；
步骤S2：在所述ONO层上方涂敷光刻胶并显影打开非SONOS区域；
步骤S3：去除非SONOS区域的第一阻拦氧化层；
步骤S4：去除光刻胶，并去除非SONOS区域的氮化层；
步骤S5：去除非SONOS区域的牺牲氧化层和SONOS区域的第一阻拦氧化层；
步骤S6：在所述非SONOS区域的半导体基底上形成栅氧层，并在所述SONOS区域的氮化层的上方形成第二阻拦氧化层。


2.如权利要求1所述的SONOS器件的制作方法，其特征在于，所述形成ONO层的步骤包括：
步骤S11：对所述牺牲氧化层和所述半导体基底进行预清洗；
步骤S12：在所述预清洗之后的牺牲氧化层上依次进行隧穿氧化层、氮化层和第一阻拦氧化层的沉积，以形成ONO层。


3.如权利要求1所述的SONOS器件的制作方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董立群，刘政红，奇瑞生，黄冠群，陈昊瑜，邵华，
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