专利名称：提高电荷存储层表面均匀性的方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种提高电荷存储层表面均勻性的方法。
背景技术：
目前，以氧化层-氮化层-氧化层(ONO)三层结构作为介电质构成电容器，以储 存电荷，所以将ONO结构称为电荷存储层。电荷存储层在非易失性存储器(non-volatile memory)中是比较核心的结构，非易失只读存储装置，例如只读存储器(ROM)、可编程只读 存储器(PR0M)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)以及其它更高级的非易失只读存储装置 已普遍应用于手机、笔记本电脑、掌上电脑、数码相机等领域。下面将详细说明现有技术中0N0结构的制作方法首先，在半导体衬底上，所述半导体衬底包括电荷存储区和外围电路区。电荷存 储区即为衬底上存储电荷分布的区域，电荷存储区的外围区域称为外围电路区。氧气与材 料为硅的衬底在高温下反应生成二氧化硅(SiO2)表面层，SiO2的厚度由温度和时间精确控 制。接下来，采用化学气相沉积(CVD)的方法，在所述SiO2表面层上形成氮化硅层，一 般采用等离子增强型化学气相沉积(PECVD)的方法。最后，用湿氧(wet oxide)强制氧化氮化硅形成氮氧化硅并在氮氧化硅上淀积一 层高温氧化层(High Temperature Oxide，HT0)，共同构成顶层氧化层(Top Oxide)。其中， HTO层的厚度在100埃至150埃之间，优选为120埃左右。根据上述方法形成0N0结构之后，需要在外围电路区域，即器件控制区域制作栅 极，则在制作栅极之前在半导体衬底上形成栅氧化层(Gate Oxide，G0X)，所以就需要将定 义的外围电路区的半导体衬底上的0N0结构清除。在采用干法和湿法相结合清除外围电路 区域的0N0结构时，需要用光阻胶将电荷存储区上的0N0结构保护起来，但是光阻胶在大约 几个小时的时间内就会变性，失去保护作用，而由于生产中的制程限制，从进行上述清除步 骤，到下一个制程步骤，其间要有一段等待时间，这时光阻胶早已变性，不适合继续使用，所 以一般在进行上述清除之后，也就将光阻胶去除掉。在进行上述清除之后总会发现在外围 区域上残留一部分氧化物没有被彻底清除掉，所以接下来，现有技术中就直接用与水成一 定比例的稀氢氟酸或者用称为缓冲氧化硅腐蚀液(BOE)的被氟化氨(NH4F)缓冲的稀氢氟 酸，来对外围电路区域的残留氧化物进行彻底清除，即预清洗(preclean)。但是已经去除了外围电路区上0N0结构的晶片放在氢氟酸中，电荷存储区上0N0 结构也受到氢氟酸的损耗，0N0结构顶层上的HTO层受到氢氟酸的腐蚀，厚度变薄，而且表 面变得粗糙不平，均勻性变得很差。由此可以看出，将0N0结构顶层上的HTO层做的比较厚， 范围在100埃至150埃之间，正是要抵消被氢氟酸腐蚀，而消耗的那部分厚度。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是在对外围电路区上的残留氧化物用氢氟 酸进行预清洗时，电荷存储区上ONO结构顶层上的HTO层也受到氢氟酸的腐蚀，均勻性变差 的问题。为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的本发明公开了一种提高电荷存储层表面均勻性的方法，该方法包括在半导体衬底的电荷存储区和外围电路区上形成电荷存储层结构；清除所述外围电路区上的电荷存储层结构，所述清除之后所述电荷存储层结构在 外围电路区上有残留；在电荷存储区的电荷存储层结构上形成保护层；预清洗外围电路区上残留的电荷存储层结构；去除所述保护层。所述电荷存储层结构为氧化层_氮化层_氧化层ONO结构。所述ONO结构包括位于顶层的高温氧化层HTO层。所述HTO层的厚度为65埃至100埃之间。所述HTO层的厚度为80埃。采用氢氟酸进行所述预清洗。所述保护层为光阻胶。所述光阻胶的去除采用硫酸和双氧水。去除光阻胶之后进一步包括采用盐酸和双氧水来去除杂质的步骤。所述保护层为多晶硅。由上述的技术方案可见，本发明在用氢氟酸对外围电路区上残留电荷存储层结构 的氧化物作预清洗时，先将电荷存储区上的ONO结构用保护层覆盖，在预清洗之后，再将保 护层去除，不像现有技术中那样在用氢氟酸对外围电路区上的残留氧化物作预清洗时，电 荷存储区上的ONO结构是裸露在氢氟酸中的，所以电荷存储区上的ONO结构顶层上的HTO 层会受到氢氟酸的腐蚀，本发明有效地提高了电荷存储区上的ONO结构顶层上的HTO层厚 度及表面的均勻性，进一步提高了晶片的电学特性。
图1为本发明优选实施例提高电荷存储层表面均勻性的方法流程示意图。图2a至2d为本发明提高电荷存储层表面均勻性的具体结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例， 对本发明进一步详细说明。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施方式
做详细的说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技 术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在本发明的保护范围内。本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，表示结构的示意图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本发明的限定，此外，在实际的 制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。为了清楚地描述本发明的结构，本申请的各示意图中省略了部分公知结构。本发明在用氢氟酸对外围电路区域的残留氧化物作预清洗时，先将ONO结构203’ 用保护层覆盖，在预清洗之后，再将保护层去除，有效地提高了 ONO结构顶层上的HTO层 202’的均勻性，进一步提高了器件的电学特性。本发明优选实施例提高电荷存储层表面均勻性的方法流程示意图如图1所示，具 体形成结构示意图请参照图2a至图2d。步骤101、在半导体衬底上形成电荷存储层ONO结构。所述ONO结构覆盖半导体衬 底的电荷存储区200和外围电路区201。如图2a所示。首先，在半导体衬底上，氧气与材料为硅的衬底在高温下反应生成SiO2表面层， SiO2的厚度由温度和时间精确控制。接下来，采用CVD的方法，在所述SiO2表面层上形成氮化硅层，一般采用PECVD的方法。最后，用wet oxide强制氧化氮化硅形成氮氧化硅并在氮氧化硅上淀积一层HTO 层202，共同构成Top Oxide。其中，HTO层的厚度在100埃至150埃之间，优选为120埃左 右，至此，ONO结构203已经完整形成于半导体衬底上。步骤102、采用干法和湿法相结合的方法清除外围电路区201上的ONO结构，电荷 存储区200上保留的ONO结构203，如图2b所示。其中HTO层202也随之变为HTO层202，， 但是外围电路区201上的ONO结构一般不会彻底清楚干净，仍会留有残留氧化物。清除外 围电路区201上的ONO结构时，同现有技术一样，电荷存储区200上的ONO结构203’表面 是有光阻胶覆盖的，这样才能对外围电路区201上的ONO结构进行刻蚀，但是在步骤102 完成之后，光阻胶就会变性失去作用，所以需要将该变性的光阻胶除去，那么现有技术中在 preclean时，电荷存储区200上的ONO结构203’就暴露在氢氟酸中了。步骤103、在上述HTO层202，上面涂布光阻胶204，如图2c所示。然后采用与水 成一定比例的稀氢氟酸或者用称为缓冲氧化硅腐蚀液(BOE)的被NH4F缓冲的稀氢氟酸，来 对外围电路区201上残留的氧化物进行彻底清除，即预清洗。步骤104、去除光阻胶204，如图2d所示。光阻胶的去除一般采用硫酸和双氧水。 将光阻胶去除之后，一并去除在晶片上残留的颗粒杂质，一般颗粒杂质的成分为金属离子， 所以采用盐酸和双氧水来去除杂质。这样在用氢氟酸预清洗外围电路区201时，HTO层202’表面由于有了光阻胶204 的保护，就不会受到氢氟酸的腐蚀，所以厚度及表面的均勻性大大提高。具体地，由于现有 技术中在用氢氟酸作预清洗时，ONO结构203’是裸露在氢氟酸中的，所以ONO结构203’顶 层上的HTO层202’受到氢氟酸的腐蚀，厚度要被消耗一部分，所以现有技术中形成的HTO 层202’比较厚，厚度范围在100埃至150埃之间，而本发明中在用氢氟酸预清洗外围电路 区201时，ONO结构203’是用光阻胶覆盖的，没有损耗，所以形成的HTO层202’比较薄，厚 度范围在65埃至100埃之间，优选厚度只需要80埃即可。也就是说在用氢氟酸预清洗时， 消耗HTO层202’的厚度大约为40埃，这是现有技术中所存在的问题，也是在制作器件时所 不希望发生的。
在晶片验收测试(Wafer Acceptance Test,WAT)中可以发现，与现有技术相比，本 发明所得到的器件的电学特性明显提高。本发明保护层的优选实施例为光阻胶，还可以采用其它有机或者无机材料，来代 替光阻胶，较佳地，还可以在氢氟酸预清洗时，采用多晶硅(Poly)覆盖ONO结构203’，同样 可以达到本发明的目的。
权利要求
一种提高电荷存储层表面均匀性的方法，该方法包括在半导体衬底的电荷存储区和外围电路区上形成电荷存储层结构；清除所述外围电路区上的电荷存储层结构，所述清除之后所述电荷存储层结构在外围电路区上有残留；在电荷存储区的电荷存储层结构上形成保护层；预清洗外围电路区上残留的电荷存储层结构；去除所述保护层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电荷存储层结构为氧化层_氮化层_氧 化层ONO结构。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述ONO结构包括位于顶层的高温氧化层 HTO 层。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述HTO层的厚度为65埃至100埃之间。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述HTO层的厚度为80埃。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用氢氟酸进行所述预清洗。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护层为光阻胶。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光阻胶的去除采用硫酸和双氧水。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，去除光阻胶之后进一步包括采用盐酸和双 氧水来去除杂质的步骤。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护层为多晶硅。
全文摘要
本发明公开了一种提高电荷存储层表面均匀性的方法，该方法包括在半导体衬底的电荷存储区和外围电路区上形成电荷存储层结构；清除所述外围电路区上的电荷存储层结构，所述清除之后所述电荷存储层结构在外围电路区上有残留；在电荷存储区的电荷存储层结构上形成保护层；预清洗外围电路区上残留的电荷存储层结构；去除所述保护层。采用该方法有效地提高了电荷存储层结构的均匀性，进一步提高了器件的电学特性。
文档编号H01L21/306GK101882581SQ200910083468
公开日2010年11月10日 申请日期2009年5月6日 优先权日2009年5月6日
发明者徐美玲, 蔡信裕, 陈自凡, 韩永召 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司