SONOS器件的制造方法与流程

本发明涉及一种半导体制集成电路制造方法，尤其是涉及一种sonos器件的制造方法。

背景技术：

55nm低漏电嵌入式闪存(embeddedflash，e-flash)sonos的高压(hv)产品工艺中，采用了用的是g1-before的制程，g1-before的意思是和sonos器件集成在一起的逻辑器件如cmos器件的栅极的栅氧化层(gateoxide)分成两部分生长，第一部分的栅氧化层即g1放置在sonos器件的ono层之前形成，也即g1-before；第二部分的栅氧化层在ono层形成之后再形成。

栅氧化层生长之前会采用包含有氢氟酸的刻蚀液的湿法刻蚀将衬垫氧化硅层去除，在由于场氧如浅沟槽场氧(sti)的材料也是氧化硅，故在去除衬垫氧化硅层时sti表面的氧化硅会也被部分去除；这样在后续形成sonos器件区域中的ono层的最底层氧化层即隧穿氧化层(tunnelingoxide)时，在氧化之前需要先进行一步湿法浸泡(wetdip)工艺，wetdip过程还会继续有氧化硅被刻蚀，这会使sonos器件形成区域的场氧的顶部表面的氧化硅会被进一步的消耗并从而会使场氧的顶部表面进一步的降低，也就使sonso器件的形成区域的场氧的台阶高度(stepheight)降低，过低的场氧的台阶高度，会造成有源区损伤(aadamage)，形成场氧的空洞(void)以及ono层残留(residue)等缺陷。

如图1a至图1c所示，是现有sonos器件的制造方法的各步骤中的器件结构示意图，现有sonos器件的制造方法中sonos器件和逻辑器件集成在一起形成，包括如下步骤：

步骤一、如图1a所示，提供一半导体衬底101，在所述半导体衬底101的表面形成第一衬垫氧化硅层104和第二氮化硅层105，定义出浅沟槽的形成区域并形成浅沟槽以及在所述浅沟槽中填充氧化硅层形成浅沟槽场氧106；所述第一衬垫氧化硅层104和所述第二氮化硅层105的厚度定义出所述浅沟槽场氧106的台阶高度，所述台阶高度为所述浅沟槽场氧106的顶部表面和所述半导体衬底101表面的高度差。

所述半导体衬底101为硅衬底。

图1a中，用aa线将ono层的形成区域以及所述ono层的形成区域外分开，其中aa线的右侧为所述ono层的形成区域,aa线的左侧为所述ono层的形成区域外，aa线的左侧通常用于形成逻辑器件如cmos器件中的pmos管或nmos管。

在形成所述浅沟槽场氧106之前，还包括在所述半导体衬底101的选定区域中形成阱区的步骤。图1a中，标记102表示所述逻辑器件对应的阱区，标记103表示的区域表示所述sonos器件对应的阱区。

步骤二、如图1b所示，去除所述第二氮化硅层105。

步骤三、如图1c所示，采用湿法刻蚀工艺去除所述第一衬垫氧化硅层104。

之后工艺中，在进行所述ono层的隧穿氧化硅层形成工艺之前，还包括一次湿法浸泡工艺，会对所述浅沟槽场氧106的氧化硅产生一定的消耗并从而使所述浅沟槽场氧106的台阶高度变低。

关于所述浅沟槽场氧106的台阶高度的变低现做如下说明：

在湿法浸泡工艺之前，bb线对应于所述浅沟槽场氧106的表面；

在湿法浸泡工艺之后，所述浅沟槽场氧106的表面降低到cc线的位置。

dd线对应于所述半导体衬底101的表面位置。可以看出，bb线和dd线之间的高度差为d101；cc线和dd线之间的高度差为d102；d102小于d101，其中d101对应于湿法浸泡工艺之前的所述浅沟槽场氧106的台阶高度，d102对应于湿法浸泡工艺之后的所述浅沟槽场氧106的台阶高度，所以，湿法浸泡工艺会使所述浅沟槽场氧106的台阶高度的高度变低，最后会影响工艺窗口，使各种工艺的控制变得更加困难。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种sonos器件的制造方法，能避免湿法刻蚀工艺对场氧的台阶高度的影响，能提高工艺窗口。

为解决上述技术问题，本发明提供的sonos器件的制造方法中sonos器件和逻辑器件集成在一起形成，包括如下步骤：

步骤一、提供一半导体衬底，在所述半导体衬底的表面形成第一衬垫氧化硅层和第二氮化硅层，定义出浅沟槽的形成区域并形成浅沟槽以及在所述浅沟槽中填充氧化硅层形成浅沟槽场氧；所述第一衬垫氧化硅层和所述第二氮化硅层的厚度定义出所述浅沟槽场氧的台阶高度，所述台阶高度为所述浅沟槽场氧的顶部表面和所述半导体衬底表面的高度差。

步骤二、去除所述第二氮化硅层。

步骤三、形成第三保护层，采用sonos器件的ono层的掩模板进行定义将所述ono层的形成区域外的所述第三保护层去除以及将所述ono层的形成区域内的所述第三保护层保留；所述ono层由隧穿氧化硅层、存储氮化硅层以及控制氧化硅层叠加而成。

步骤四、在所述第三保护层的保护下采用第一次湿法刻蚀工艺将所述ono层的形成区域外的所述第一衬垫氧化硅层的部分厚度去除。

步骤五、去除所述第三保护层，进行第二次湿法刻蚀工艺将所述ono层的形成区域外的所述第一衬垫氧化硅层完全去除同时在所述ono层的形成区域保留部分厚度的所述第一衬垫氧化硅层。

步骤六、在进行所述ono层的隧穿氧化硅层形成工艺之前，还包括一次湿法浸泡工艺，所述湿法浸泡工艺将所述ono层的形成区域保留的所述第一衬垫氧化硅层完全去除，所述湿法浸泡工艺同时对所述浅沟槽场氧进行相同厚度的损耗，所述第一衬垫氧化硅层使所述湿法浸泡工艺前后所述浅沟槽场氧的台阶高度得到保持。

进一步的改进是，所述半导体衬底为硅衬底。

进一步的改进是，步骤一中在形成所述浅沟槽场氧之前，还包括在所述半导体衬底的选定区域中形成阱区的步骤。

进一步的改进是，所述逻辑器件的栅氧化硅层采用两次栅氧化生长工艺形成，第一次栅氧化生长在步骤五中去除所述ono层的形成区域外的所述第一衬垫氧化硅层之后进行并形成所述栅氧化硅层的第一部分厚度。

第二次栅氧化生长放置在所述ono层形成之后进行。

进一步的改进是，步骤三中所述第三保护层的材料为抗反射涂层或光刻胶。

进一步的改进是，所述第三保护层由抗反射涂层和光刻胶叠加而成。

进一步的改进是，所述抗反射涂层为底部抗反射涂层。

进一步的改进是，所述第一次湿法刻蚀工艺选用对氧化硅刻蚀的刻蚀液；所述第二次湿法刻蚀工艺选用对氧化硅刻蚀的刻蚀液。

进一步的改进是，所述第一次湿法刻蚀工艺的刻蚀液对氧化硅的刻蚀速率大于对氮化硅的刻蚀速率；所述第二次湿法刻蚀工艺的刻蚀液对氧化硅的刻蚀速率大于对氮化硅的刻蚀速率。

进一步的改进是，所述第一次湿法刻蚀工艺的刻蚀液中包括hf，所述第二次湿法刻蚀工艺的刻蚀液中包括hf。

进一步的改进是，所述第一次湿法刻蚀工艺的刻蚀液采用缓冲氧化物刻蚀液；所述第二次湿法刻蚀工艺的刻蚀液采用缓冲氧化物刻蚀液。

进一步的改进是，在保证将所述ono层的形成区域外的的所述第一衬垫氧化硅层完全去除的条件下，能对所述第一次湿法刻蚀工艺的刻蚀液中的hf的溶度和所述第二次湿法刻蚀工艺中的hf的溶度的比例搭配进行调整。

进一步的改进是，所述第一次湿法刻蚀工艺和所述第二次湿法刻蚀工艺去除的氧化硅的总厚度为

进一步的改进是，所述第一衬垫氧化硅层的厚度小于等于

进一步的改进是，所述sonos器件采用55nm工艺。

本发明对sonos器件的制造方法中对第一衬垫氧化硅层的湿法去除工艺做了特别的设计，在浅沟槽场氧形成之后并将定义浅沟槽场氧的台阶高度的第一衬垫氧化硅层和第二氮化硅层的叠加层中的第二氮化硅层去除之后，增加了一步在sonos器件的ono层的形成区域中形成第三保护层的步骤，之后，对ono层的形成区域外的第一衬垫氧化硅层去除部分厚度，之后在去除第三保护层，之后再采用湿法刻蚀去除ono的形成区域外的剩余的第一衬垫氧化硅层同时在ono的形成区域保留部分厚度的第一衬垫氧化硅层，由于在ono的形成区域中保留的部分后的第一衬垫氧化硅层，故在后续的ono层的最底层氧化层即隧穿氧化层形成之前进行湿法浸泡工艺时，能够在将剩余厚度的第一衬垫氧化硅层全部去除的条件下，使浅沟槽场氧突出于半导体衬底表面的高度得到保持，即使场氧的台阶高度得到保持；本发明的场氧的台阶高度得到保持，能够使sonos器件的制造方法中的各种工艺的控制难度降低，能提高工艺窗口。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1a-图1c是现有sonos器件的制造方法的各步骤中的器件结构示意图；

图2是本发明实施例sonos器件的制造方法的流程图；

图3a-图3c是本发明实施例sonos器件的制造方法的各步骤中的器件结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，是本发明实施例sonos器件的制造方法的流程图；如图3a至图3c所示，是本发明实施例sonos器件的制造方法的各步骤中的器件结构示意图，本发明实施例sonos器件的制造方法中sonos器件和逻辑器件集成在一起形成，包括如下步骤：

步骤一、如图3a所示，提供一半导体衬底1，在所述半导体衬底1的表面形成第一衬垫氧化硅层4和第二氮化硅层5，定义出浅沟槽的形成区域并形成浅沟槽以及在所述浅沟槽中填充氧化硅层形成浅沟槽场氧6；所述第一衬垫氧化硅层4和所述第二氮化硅层5的厚度定义出所述浅沟槽场氧6的台阶高度，所述台阶高度为所述浅沟槽场氧6的顶部表面和所述半导体衬底1表面的高度差。

所述半导体衬底1为硅衬底。

图3a中，用ee线将ono层的形成区域以及所述ono层的形成区域外分开，其中ee线的右侧为所述ono层的形成区域,ee线的左侧为所述ono层的形成区域外，ee线的左侧通常用于形成逻辑器件如cmos器件中的pmos管或nmos管。

在形成所述浅沟槽场氧6之前，还包括在所述半导体衬底1的选定区域中形成阱区的步骤。图3a中，标记2表示所述逻辑器件对应的阱区，标记3表示的区域表示所述sonos器件对应的阱区。

步骤二、如图3b所示，去除所述第二氮化硅层5。

步骤三、如图3b所示，形成第三保护层，采用sonos器件的ono层的掩模板进行定义将所述ono层的形成区域外的所述第三保护层去除以及将所述ono层的形成区域内的所述第三保护层保留；所述ono层由隧穿氧化硅层、存储氮化硅层以及控制氧化硅层叠加而成。

所述第三保护层的材料为抗反射涂层7或光刻胶8。更优选择为，所述第三保护层由抗反射涂层7和光刻胶8叠加而成。所述抗反射涂层7为底部抗反射涂层7。

步骤四、如图3b所示，在所述第三保护层的保护下采用第一次湿法刻蚀工艺将所述ono层的形成区域外的所述第一衬垫氧化硅层4的部分厚度去除。

步骤五、如图3c所示，去除所述第三保护层，进行第二次湿法刻蚀工艺将所述ono层的形成区域外的所述第一衬垫氧化硅层4完全去除同时在所述ono层的形成区域保留部分厚度的所述第一衬垫氧化硅层4。

步骤六、如图3c所示，在进行所述ono层的隧穿氧化硅层形成工艺之前，还包括一次湿法浸泡工艺，所述湿法浸泡工艺将所述ono层的形成区域保留的所述第一衬垫氧化硅层4完全去除，所述湿法浸泡工艺同时对所述浅沟槽场氧6进行相同厚度的损耗，所述第一衬垫氧化硅层4使所述湿法浸泡工艺前后所述浅沟槽场氧6的台阶高度得到保持。

关于所述浅沟槽场氧6的台阶高度的保持现做如下说明：

在步骤六的湿法浸泡工艺之前，ff线对应于所述浅沟槽场氧6的表面，gg线对应于剩余的所述第一衬垫氧化硅层4的表面ff线和gg线之间的高度差为d1，该d1位所述浅沟槽场氧6突出的高度也即台阶高度；

在步骤六的湿法浸泡工艺之后，所述浅沟槽场氧6的表面降低到hh线的位置，所述第一衬垫氧化硅层4被完全去除从而将ii线对应的所述半导体衬底1的表面露出，这时hh线和ii线之间的高度差为d2，该d2位所述浅沟槽场氧6突出的高度也即台阶高度；可以看出，d2和d1的值的大小能趋于相等，所以本发明实施例方法能很好的控制所述浅沟槽场氧6的台阶高度，能防止所述浅沟槽场氧6的台阶高度降的过低。

所述逻辑器件的栅氧化硅层采用两次栅氧化生长工艺形成，第一次栅氧化生长在步骤五中去除所述ono层的形成区域外的所述第一衬垫氧化硅层4之后进行并形成所述栅氧化硅层的第一部分厚度。

第二次栅氧化生长放置在所述ono层形成之后进行。

本发明实施例方法中，所述第一次湿法刻蚀工艺选用对氧化硅刻蚀的刻蚀液；所述第二次湿法刻蚀工艺选用对氧化硅刻蚀的刻蚀液。所述第一次湿法刻蚀工艺的刻蚀液对氧化硅的刻蚀速率大于对氮化硅的刻蚀速率；所述第二次湿法刻蚀工艺的刻蚀液对氧化硅的刻蚀速率大于对氮化硅的刻蚀速率。

所述第一次湿法刻蚀工艺的刻蚀液中包括hf，所述第二次湿法刻蚀工艺的刻蚀液中包括hf。更优选择为，所述第一次湿法刻蚀工艺的刻蚀液采用缓冲氧化物刻蚀液；所述第二次湿法刻蚀工艺的刻蚀液采用缓冲氧化物刻蚀液。

在保证将所述ono层的形成区域外的的所述第一衬垫氧化硅层4完全去除的条件下，能对所述第一次湿法刻蚀工艺的刻蚀液中的hf的溶度和所述第二次湿法刻蚀工艺中的hf的溶度的比例搭配进行调整。

所述第一次湿法刻蚀工艺和所述第二次湿法刻蚀工艺去除的氧化硅的总厚度为所述第一衬垫氧化硅层4的厚度小于等于

所述sonos器件采用55nm工艺，最后所形成的产品为55nme-flashsonoshv产品。

本发明实施例对sonos器件的制造方法中对第一衬垫氧化硅层4的湿法去除工艺做了特别的设计，在浅沟槽场氧6形成之后并将定义浅沟槽场氧6的台阶高度的第一衬垫氧化硅层4和第二氮化硅层5的叠加层中的第二氮化硅层5去除之后，增加了一步在sonos器件的ono层的形成区域中形成第三保护层的步骤，之后，对ono层的形成区域外的第一衬垫氧化硅层4去除部分厚度，之后在去除第三保护层，之后再采用湿法刻蚀去除ono的形成区域外的剩余的第一衬垫氧化硅层4同时在ono的形成区域保留部分厚度的第一衬垫氧化硅层4，由于在ono的形成区域中保留的部分后的第一衬垫氧化硅层4，故在后续的ono层的最底层氧化层即隧穿氧化层形成之前进行湿法浸泡工艺时，能够在将剩余厚度的第一衬垫氧化硅层4全部去除的条件下，使浅沟槽场氧6突出于半导体衬底1表面的高度得到保持，即使场氧的台阶高度得到保持；本发明实施例的场氧的台阶高度得到保持，能够使sonos器件的制造方法中的各种工艺的控制难度降低，能提高工艺窗口。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。