存储器的形成方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种存储器的形成方法。

背景技术：

随着市场对flash存储器件集成度要求的不断提高，传统flash器件数据存储的可靠性与器件的工作速度、功耗、尺寸等方面的矛盾日益凸现。sonos存储器具有单元尺寸小、操作电压低、与cmos工艺兼容等特点,sonos技术的不断改进将推动半导体存储器向微型化、高性能、大容量、低成本等方向发展。

sonos存储器使用硅衬底-隧穿氧化层-氮化硅-阻挡氧化层-多晶硅(silicon-oxide-nitride-oxide-silicon)栅堆层结构，是一种电荷陷阱型存储器。现有工艺通过in-situ和二次生长的方法形成隧穿氧化层-氮化硅层-阻挡氧化层(ono)结构。在ono形成之后，非sonos存储区需要采用光刻、干法/湿法刻蚀等工艺将ono叠层去除，具体工艺流程如下：

如图1所示，首先提供半导体基底，所述半导体包括衬底110(可以是晶圆)，和位于衬底110正面和背面的ono叠层。正面ono叠层包括：隧穿氧化层121、第一氮化硅层122和第一顶部氧化硅层123；所述背面ono叠层包括：底部氧化硅层131、第二氮化硅层132和第二顶部氧化硅层133。

如图2所示，湿法刻蚀去除第一顶部氧化硅层123露出第一氮化硅层122表面和湿法刻蚀去除第二顶部氧化硅层133露出第二氮化硅层132表面。

如图3所示，在第一氮化硅层122表面形成第三顶部氧化硅层124，同时第二氮化硅层132下面的部分区域形成了第四顶部氧化硅层134，并且第四顶部氧化硅层134厚度不均匀。

如图4所示，在第三顶部氧化硅层124上涂布光刻胶142和底部抗反射涂层141并显影，露出非sonos存储区域。干法刻蚀去除显影区域的第三顶部氧化硅层124。

如图5所示，去除光刻胶142和底部抗反射涂层141，此时衬底110正面sonos区域自下而上为ono叠层，非sonos区域为on叠层。衬底110背面自下而上为完整的on叠层和不完整、不均匀的氧化硅层，也就是说衬底110背面部分区域存在ono叠层。

如图6所示，湿法刻蚀去除衬底110正面非sonos区域的第一氮化硅层122，此时衬底110正面sonos区域自下而上为ono叠层，非sonos区域仅保留底部隧穿氧化层121。

现有工艺在ono刻蚀过程中衬底110背面会形成不均匀ono叠层，造成如下问题：

1、第二氮化硅层132和第四顶部氧化硅层134具有一定色差，晶圆(衬底)背面发生不均匀色差现象，影响晶圆出货质量；

2、晶圆背面不均匀ono叠层为目前工艺不可控范畴，会带来晶圆面内质量不均一，容易发生翘曲、弯折等问题，造成光刻对焦不准，影响后续工艺步骤；

3、晶圆背面后续会覆盖poly，氮化硅等叠层，如采用后段晶背清洗方法解决色差问题需增加多道工艺步骤，增加成本且可能会带来副作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种存储器的形成方法，可以有效解决非sonos区域的ono叠层刻蚀过程中晶背产生不均匀ono叠层的问题，免去后段晶背清洗的步骤，同时避免由于质量不均带来的晶圆翘曲的问题，提高后续工艺稳定性和可靠性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种存储器的形成方法，所述存储器包括：sonos区域和非sonos区域，包括：

提供半导体基底，所述半导体基底包括：衬底，位于所述衬底正面的遂穿氧化层，覆盖所述遂穿氧化层的第一氮化硅层以及覆盖所述第一氮化硅层的第一顶部氧化硅层，以及位于所述衬底背面的底部氧化硅层，覆盖所述底部氧化硅层的第二氮化硅层以及覆盖所述第二氮化硅层的第二顶部氧化硅层；

去除所述第一顶部氧化硅层露出所述第一氮化硅层，去除所述第二顶部氧化硅层露出所述第二氮化硅层；

在所述第一氮化硅层上形成第三顶部氧化硅层，同时，第二氮化硅层下方也形成了不均匀的第四顶部氧化硅层；

在所述sonos区域的第三顶部氧化硅层上形成保护层；

刻蚀所述第四顶部氧化硅层；

去除非sonos区域的第三顶部氧化硅层；

去除保护层，去除非sonos区域的第一氮化硅层和第二氮化硅层。

可选的，在所述的存储器的形成方法中，所述保护层包括位于所述第三顶部氧化硅层上的抗反射涂层和位于所述抗反射涂层上的光刻胶。

可选的，在所述的存储器的形成方法中，所述遂穿氧化层、所述底部氧化硅层、所述第一顶部氧化硅层、所述第二顶部氧化硅层、所述第一氮化硅层和所述第二氮化硅层通过ono炉管形成。

可选的，在所述的存储器的形成方法中，所述第三顶部氧化硅层和所述第四顶部氧化硅层均采用cvd工艺形成。

可选的，在所述的存储器的形成方法中，刻蚀所述第四顶部氧化硅层为氧化硅刻蚀液。

可选的，在所述的存储器的形成方法中，所述第四顶部氧化硅层的刻蚀量为5埃～50埃。

可选的，在所述的存储器的形成方法中，去除非sonos区域的第三顶部氧化硅层采用干法刻蚀工艺。

可选的，在所述的存储器的形成方法中，所述第三顶部氧化硅层的刻蚀量为5埃～80埃。

可选的，在所述的存储器的形成方法中，所述去除保护层的方法包括：依次去除光刻胶和抗反射涂层。

可选的，在所述的存储器的形成方法中，去除非sonos区域的第一氮化硅层和第二氮化硅层采用湿法刻蚀工艺。

在本发明提供的存储器的形成方法中，解决了非sonos区域的ono叠层刻蚀过程中衬底背面产生不均匀ono叠层的问题，免去了后段清洗的步骤，节约成本，同时避免了由于质量不均带来的晶圆翘曲等问题，提高了后续工艺稳定性和可靠性。另外，还可以很好地应用到现有工艺流程中，兼容性强；对已有工艺流程和器件结构影响很小。

附图说明

图1至图6是现有技术存储器的形成方法中去除ono叠层的剖面图；

图7是本发明实施例存储器的形成方法中去除ono叠层的流程图；

图8至图15是本发明实施例存储器的形成方法中去除ono叠层的剖面图；

图中：110-衬底、121-隧穿氧化层、122-第一氮化硅层、123-第一顶部氧化硅层、131-底部氧化硅层、132-第二氮化硅层、133-第二顶部氧化硅层、124-第三顶部氧化硅层、134-第四顶部氧化硅层、141-底部抗反射涂层、142-光刻胶、210-衬底、221-隧穿氧化层、222-第一氮化硅层、223-第一顶部氧化硅层、224-第三顶部氧化硅层、231-底部氧化硅层、232-第二氮化硅层、233-第二顶部氧化硅层、234-第四顶部氧化硅层、241-底部抗反射涂层、242-光刻胶。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。

请参照图7，本发明提供了一种存储器的形成方法，所述存储器包括：sonos区域和非sonos区域，包括：

s11：提供半导体基底，所述半导体基底包括：衬底，位于所述衬底正面的遂穿氧化层，覆盖所述遂穿氧化层的第一氮化硅层以及覆盖所述第一氮化硅层的第一顶部氧化硅层，以及位于所述衬底背面的底部氧化硅层，覆盖所述底部氧化硅层的第二氮化硅层以及覆盖所述第二氮化硅层的第二顶部氧化硅层；

s12：去除所述第一顶部氧化硅层露出所述第一氮化硅层，去除所述第二顶部氧化硅层露出所述第二氮化硅层；

s13：在所述第一氮化硅层上形成第三顶部氧化硅层，同时，第二氮化硅层下方也形成了不均匀的第四顶部氧化硅层；

s14：在所述sonos区域的第三顶部氧化硅层上形成保护层；

s15：刻蚀所述第四顶部氧化硅层；

s16：去除非sonos区域的第三顶部氧化硅层；

s17：去除保护层，去除非sonos区域的第一氮化硅层和第二氮化硅层。

请参照图8，提供一半导体基底，所述半导体基底包括衬底210，衬底可以是一晶圆，位于所述衬底210正面的第一ono叠层和背面的第二ono叠层，所述第一ono叠层包括位于所述衬底210正面的遂穿氧化层221，覆盖所述遂穿氧化层221的第一氮化硅层222以及覆盖所述第一氮化硅层222的第一顶部氧化硅层223，所述第二ono叠层包括位于所述衬底210背面的底部氧化硅层231，覆盖所述底部氧化硅层231的第二氮化硅层232以及覆盖所述第二氮化硅层232的第二顶部氧化硅层233。所述遂穿氧化层221、所述底部氧化硅层231、所述第一顶部氧化硅层223、所述第二顶部氧化硅层233、所述第一氮化硅层222和所述第二氮化硅层232通过ono炉管及本领域技术人员已知的其它现有技术形成。

请参照图9，去除所述第一顶部氧化硅层223露出所述第一氮化硅层222，去除所述第二顶部氧化硅层233露出所述第二氮化硅层232，刻蚀方法可以为湿法刻蚀。

请参照图10，在所述第一氮化硅层222上形成第三顶部氧化硅层224，由于ono的特殊工艺，ono炉管为一体式，oxide-nitride-oxide是同时形成的，但是现有炉管的顶部氧化硅层性能不佳，无法满足要求，因此本发明实施例中，采用湿法去除第一氮化硅层222，再生长三顶部氧化硅层224，即采用二次生长氧化硅层的作业方式形成ono层，但是，由于工艺的缺陷，同时，第二氮化硅层232下方也形成了不均匀的第四顶部氧化硅层234，第四顶部氧化硅层234是此工艺意外产生的，不但不是所需的，还会影响后续工艺，可能导致晶圆(衬底)背面发生不均匀色差现象，影响晶圆出货质量，同时可能带来晶圆面内质量不均一，容易发生翘曲、弯折等问题，造成光刻对焦不准，影响后续工艺步骤。所述第三顶部氧化硅层和所述第四顶部氧化硅层均采用cvd工艺形成及本领域技术人员已知的其它现有技术形成。

请参照图11，在所述sonos区域的第三顶部氧化硅层224上形成保护层，所述保护层包括位于所述第三顶部氧化硅层224上的抗反射涂层241和位于所述抗反射涂层241上的光刻胶242。

请参照图12，刻蚀所述第四顶部氧化硅层234，刻蚀所述第四顶部氧化硅层234为氧化硅刻蚀液，所述氧化硅刻蚀液为hf混合液，对氮化硅具有高的刻蚀选择比，本实施例中优选的刻蚀液为以hf为主要成分的蚀试剂，所述第四顶部氧化硅层234的刻蚀量为5埃～50埃，本实施例中优选为20埃。该步骤中，半导体基底背面的第四顶部氧化硅层234完全去除，正面未显影区域第三顶部氧化硅层224受到保护层的保护未被刻蚀，显影区域第三顶部氧化硅层224有少量损失，未全部刻蚀。

请参照图13，去除非sonos区域的第三顶部氧化硅层224；去除非sonos区域的第三顶部氧化硅层224采用干法刻蚀方法，所述刻蚀量为5埃～80埃。此时，衬底210的正面sonos存储区域自下而上为ono叠层，非sonos存储区域为on叠层，衬底210的背面自上而下为on叠层。

请参照图14，去除保护层，所述去除保护层的方法包括：依次去除光刻胶242和抗反射涂层241，去除方法可以采用现有技术，在此不做赘述。

请参照图14和图15，去除非sonos区域的第一氮化硅层222和第二氮化硅层232，去除非sonos区域的第一氮化硅层222和第二氮化硅层232采用湿法刻蚀工艺，所用刻蚀液为以磷酸为主的复合刻蚀液，或者其他刻蚀氮化硅材料并同时对氧化硅刻具有高选择比(刻蚀慢)的现有刻蚀液。采用湿法刻蚀去除衬底210正面的第一氮化硅层222和背面的第二氮化硅层232，此时正面sonos区域自下而上为ono叠层，非sonos区域仅保留隧穿氧化层221，ono叠层刻蚀完成。衬底210背面为底部氧化硅层231，ono叠层被去除。

本发明实施例的存储器在形成过程中，会刻蚀非sonos区域区域的ono叠层，现有ono刻蚀工艺过程中衬底背面会形成不均匀ono叠层，影响晶圆质量和后续工艺步骤。本发明解决了ono刻蚀过程中衬底背面产生不均匀ono叠层的问题，免去后段清洗的步骤，节约成本，同时避免了由于质量不均带来的晶圆翘曲等问题，提高后续工艺稳定性和可靠性。另外，本发明方法可以很好地应用到现有工艺流程中，兼容性强；对已有工艺流程、条件、器件结构影响很小。

综上，在本发明实施例提供的存储器的形成方法中，解决了非sonos区域的ono叠层刻蚀过程中衬底背面产生不均匀ono叠层的问题，免去了后段清洗的步骤，节约成本，同时避免了由于质量不均带来的晶圆翘曲等问题，提高了后续工艺稳定性和可靠性。另外，还可以很好地应用到现有工艺流程中，兼容性强；对已有工艺流程和器件结构影响很小。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。