SONOS器件的制作方法与流程

本发明涉及半导体器件的制作技术领域，尤其涉及一种sonos器件的制作方法。

背景技术：

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。

技术实现要素：

本发明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，本发明提供了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，本发明提供了一种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为本发明一实施例中的一种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，051-栅氧层，052-第二阻拦氧化层，06-金属硅化物外扩区域，07-残留的氮化物；

图4a～5c中：

10-半导体基底，20-牺牲氧化层，30-ono层，301-隧穿氧化层，302-氮化层，303-第一阻拦氧化层，40-光刻胶，501-栅氧层，502-第二阻拦氧化层。

具体实施方式

现有的sonos闪存的结构通常包括选择管和存储管两个器件，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，其具体过程如图1a～图1f：步骤s01，如图1a所示，提供一半导体基底01，所述半导体基底01定义有sonos区域(即a区)和与所述sonos区域连接的非sonos区域(即b区)，所述半导体基底01上依次形成有牺牲氧化层02和ono层03，所述牺牲氧化层02和ono层03覆盖所述sonos区域和非sonos区域，所述ono层03包括依次堆叠在所述牺牲氧化层02上的隧穿氧化层031、氮化层032和第一阻拦氧化层033，所述ono层03的厚度为且所述半导体基底01中形成有有源区和浅沟槽隔离结构(shallowtrenchisolation，简称sti)，且所述浅沟槽隔离结构中填充氧化硅；步骤s02，如图1b所示，采用湿法刻蚀将所述ono层03顶部的第一阻拦氧化层033去除；步骤s03，如图1c所示，在所述ono层03的上表面涂敷光刻胶04，并进行曝光、显影等处理以打开非sonos区域的光刻胶，然后以光刻胶04为掩膜，对所述的非sonos区域的ono层03进行干法刻蚀，以去除非sonos区域的氮化层032，停在所述隧穿氧化层031上；步骤04，如图1d所示，湿法刻蚀去除非sonos区域的牺牲氧化层02；步骤s05，如图1e所示，去除光刻胶04；步骤s06，如图1f所示，进行栅氧层051生长前的预清洗，将非sonos区域的氧化层去除干净，再通过issg工艺生长栅氧层051和第二阻拦氧化层052，厚度为

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，去除非sonos区域上的ono层03时容易对半导体基底01产生损伤，造成sg区和cg区的半导体基底01之间存在台阶差异问题，且两个区域之间的台阶差异越大，在后续在半导体基底01上形成金属硅化物时，更容易产生金属硅化物的外扩问题(参阅图2，图中标出了金属硅化物外扩区域06)，影响器件的功能和可靠性。例如，在ono刻蚀窗口的下限会在后期去除非sonos区域上的on层并暴露出该区域的所述隧穿氧化层031时容易引起sin的残留，例如图3a中残留的氮化物07。参阅图3b，在ono刻蚀后，sonos区域和非sonos区域的半导体基底之间产生的台阶高度h1(即台阶差异)大约为

为解决ono层刻蚀工艺窗口不足以及优化不同区域之间的台阶高度差异，本发明提供了一种sonos器件的制作方法，即在打开非sonos区域之后，首先通过干法刻蚀只刻蚀非sonos区域的ono层的第一阻拦氧化层，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层刻蚀工艺窗口不足的现状，另一方面优化不同区域之间的台阶高度差异，从而在后续形成金属硅化物时，减少金属硅化物的外扩，提高器件可靠性，同时可降低生产成本，提高效率。

所述的sonos器件的制作方法的具体步骤如下：

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。

参见图4a，在步骤s1中，首先，提供一半导体基底10，所述半导体基底10定义有sonos区域(a区)和与所述sonos区域连接的非sonos区域(b区)，其中所述半导体基底10可以为硅基底，也可以为其他半导体基底。所述半导体基底10的相应区域已完成imp注入(离子注入)，例如阱离子注入、阈值电压调节注入等，所述半导体基底10中形成有有源区和浅沟槽结构，所述浅沟槽结构中填充的材料优选为氧化硅。在所述半导体基底10上形成牺牲氧化层20，然后在所述牺牲氧化层20上形成ono层30。所述形成ono层30的步骤包括：

步骤s11：对所述牺牲氧化层20和半导体基底10进行预清洗；

步骤s12：在所述预清洗之后的牺牲氧化层20上依次进行隧穿氧化层301、氮化层302和第一阻拦氧化层303的沉积，以形成ono层30。

参见图4b，在步骤s2中，在所述ono层30上方涂敷光刻胶40并显影打开非sonos区域。在所述ono层30上涂敷光刻胶40之后，按照工艺要求进行光刻显影，将非sonos区域的光刻胶40光刻掉，而剩余的所述sonos区域的光刻胶40被保留下来。

参见图4c，在步骤s3中，以光刻胶40为掩膜，去除非sonos区域的第一阻拦氧化层303。优选的，采用干法刻蚀的方法将所述非sonos区的第一阻拦氧化层303刻蚀掉。

参阅图4d，在步骤s4中，去除光刻胶40，并去除非sonos区域的氮化层302。其中，去除所述光刻胶40的方法包括：

步骤s41：采用干法刻蚀将所述光刻胶40刻蚀掉；

步骤s42：采用湿法刻蚀进行表面清洗。

所述去除光刻胶40即为去除sonos区域的光刻胶。待去除所述光刻胶40之后，去除非sonos区域的氮化层302，优选的，采用湿法刻蚀的方法，湿法刻蚀试剂优选为磷酸溶液。

参阅图4e，在步骤s5中，去除非sonos区域的牺牲氧化层20和sonos区域的第一阻拦氧化层303。优选的，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20和sonos区域的第一阻拦氧化层303。进一步，在除去所述非sonos区域的牺牲氧化层20的同时，所述非sonos区域的隧穿氧化层301也被除去。现有技术中，除去所述非sonos区域的牺牲氧化层20和sonos区域的第一阻拦氧化层303分两步完成。而本实施例中，则采用二合一湿法刻蚀方法，具体为将除去所述非sonos区域的牺牲氧化层20和sonos区域的第一阻拦氧化层303的工艺合二为一(也可以说，将sonos区域的第一阻拦氧化层303的去除工艺与栅氧层生长前的预清洗工艺合二为一)，仅用一步湿法刻蚀来实现，节约成本，提高效率。所述二合一湿法刻蚀试剂优选为氢氟酸，最终的清洗量大约为

参阅图4f，在步骤s6中，采用同一道氧化层形成工艺，同时在所述非sonos区域和在所述sonos区域形成相应的氧化层，具体地，在所述非sonos区域的半导体基底10上形成栅氧层501，并在所述sonos区域的氮化层302的上方形成第二阻拦氧化层502。所述同一道氧化层形成工艺优选为issg(in—situsteamgeneration，低压快速氧化热退火技术)工艺。所述issg工艺的温度优选为800℃～1300℃，所使用的气体包括氢气和/或氧气，所述issg工艺能够有效地改善氧化层薄膜致密性。

参阅图5a～5c，为采用本实施例的sonos器件的制作方法，最终得到的不同区域之间的台阶高度h2在(边缘台阶高度)(中间台阶高度)，相较于现有技术中的不同区域之间的台阶高度h1为改善至少30％。

本发明涉及一种sonos器件的制作方法，即增大ono层刻蚀窗口及优化不同区域之间台阶高度差异的工艺方法，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，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，另一方面，上述方法能优化两区域之间的台阶高度差异，进而在后续形成金属硅化物时，减少金属硅化物的外扩，提高器件可靠性，降低生产成本，提高效率。

最后所应说明的是，以上实施例仅为本发明较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。