专利名称：Sonos快闪存储器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及半导体器件的利记博彩app，尤其是一种SONOS快闪存储器的制
作方法。
背景技术：
通常，用于存储数据的半导体存储器分为易失性存储器和非易失性存储 器，易失性存储器易于在电源中断时丟失其数据，而非易失性存储器即使在 电中断时仍可保存其数据。与其它的非易失性存储技术(例如，磁盘驱动器) 相比，非易失性半导体存储器相对较小。因此，非易失性存储器已广泛地应 用于移动通信系统、存储卡等。
近来，已经提出了具有硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)结构 的非易失性存储器，即SONOS快闪存储器。SONOS快闪存储器具有很薄的单 元，其便于制造且容易结合至例如集成电路的外围区域(peripheral region)和/ 或逻辑区域(logic region)中。
现有技术中SONOS快闪存储器的利记博彩app参考附图1至附图7所示，其 中附图7还包括附图7A至附图7C,首先，参考附图1，提供一半导体衬底 200,并在所述半导体村底200上形成介质层-捕获电荷层-介质层的三层堆 叠结构210，所述三层堆叠结构210包括形成在半导体衬底200上的介质层 210a，形成在介质层210a上的捕获电荷层210b以及形成在捕获电荷层210b 上的介质层210c。
参考附图2所示，在三层堆叠结构210上依次形成第一多晶硅层220、腐 蚀阻挡层230,并在腐蚀阻挡层230上形成光刻胶层280，并曝光、显影光刻 胶层280形成开口，以光刻胶为掩膜，依次刻蚀第一腐蚀阻挡层130、第一多
晶硅层120以及介质层-捕获电荷层-介质层的三层堆叠结构210，直至曝露 出半导体衬底200,所述光刻胶开口的位置与半导体衬底200内需要形成源极 和漏极的位置相对应。
参考附图3所示，以光刻胶层280为掩膜，在半导体衬底200中进行一 定深度的离子注入，形成源极240和漏极250。参考附图4所示，去除光刻胶 层280,并在源极和漏极区域对应的半导体衬底200上以及腐蚀阻挡层230的 表面形成介电层260,并采用化学机械抛光工艺平坦化介电层260，直至完全 曝露出腐蚀阻挡层230的表面。
参考附图5所示，去除腐蚀阻挡层230,暴露第一多晶硅层220。参考附 图6所示，在第一多晶硅层220以及介电层260上形成第二多晶硅层270,多 晶硅的厚度应该完全覆盖介电层260。参考附图7所示，在第二多晶硅层270 上形成光刻胶层(图中未示出)，并曝光显影所述光刻胶层沿位线方向形成开 口 ，并以光刻胶为掩膜，刻蚀第二多晶硅层270 ，使第二多晶硅层270将SONOS 快闪存储器的各个栅极结构连接起来，形成字线，最后，去除所述光刻胶层。
最后，本发明形成的SONOS快闪存储器的结构如图7以及7A、 7B和7C所 示，其中，图7是本发明形成所述SONOS快闪存储器的俯视图；图7A、 7B和 7C分别为图7所示快闪存储器在A-A、 B-B、 C-C方向的截面结构示意图。 其中A-A为存储器的位线方向，B-B以及C-C为存储器的字线方向。从附 图7A和附图7C可以看出，刻蚀第二多晶硅层270以及第一多晶硅层220的工艺 过程中，会在介电层260侧壁形成多晶硅残留2卯，残留的多晶硅会导致存储 单元之间发生短路。
专利号为US6797565的美国专利也提供了 一种SONOS存储器的制作工 艺，与附图1至7描述的现有技术相同，在刻蚀第二多晶硅层形成字线的过程 中，也会在介电层侧壁以及介电层之间形成多晶硅残留，导致不同存储单元 之间产生短路的现象。 为了避免在介电层侧壁以及介电层之间形成多晶硅残留，可以在刻蚀第
二多晶硅层270的工艺中增加刻蚀剂的用量，由于刻蚀剂的各向同性刻蚀特
性，又会导致第一多晶硅层和第二多晶硅层的过刻蚀，造成多晶硅的底部变 窄、多晶硅层表面变得粗糙。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术制作SONOS快闪存储器的方法会在介电 层侧壁形成多晶硅残留的缺陷。
为解决上述问题，本发明提供一种SONOS快闪存储器的利记博彩app，包括 如下步骤
提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有多晶硅栅极结构、位于多晶 硅柵极结构之间的介电层以及半导体衬底内位于栅极结构两侧的源极和漏 极，所述多晶硅栅极结构具有作为栅极的第一多晶硅层；
在多晶硅栅极结构以及介电层表面形成第二多晶硅层；
刻蚀第二多晶硅层和第 一多晶硅层形成字线；
采用湿法刻蚀工艺刻蚀第二多晶硅层和第一多晶硅层。
其中，采用湿法刻蚀工艺刻蚀第二多晶硅层和第 一 多晶硅层的刻蚀剂包 括NH40H，H202和H20， H202与NH40H的体积比为1 10; H20与NH40H的 体积比为10 250。刻蚀温度为40°C至90°C ，刻蚀时间为3至10分钟。
其中，所述的栅极结构具有依次位于半导体衬底上的介质层-捕获电荷 层-介质层的三层堆叠结构和第一多晶硅层；
与现有技术相比，本发明具有以下优点采用本发明所述的工艺方法， 首先采用现有技术刻蚀第二多晶硅层和第一多晶硅层形成字线，之后，采用 湿法刻蚀工艺再次刻蚀第二多晶硅层和第一多晶硅层，去除现有技术中在介
电层的侧壁产生的多晶硅残留，防止漏电流发生，提高了形成的SONOS快闪 存储器的性能。同时，通过控制刻蚀剂的种类、流量、刻蚀时间以及刻蚀温 度等工艺参数，避免对第二多晶硅层和第一多晶硅层造成过刻蚀。
图1至图6是现有技术形成SONOS快闪存储器的利记博彩app工艺流程不同 步骤的截面结构示意图7是现有技术形成的SONOS快闪存储器的俯视图7A、 7B和7C分别为图7所示快闪存储器在A-A、 B-B、 C-C方 向的截面结构示意图8至图14以及图15A、图16A为本发明所述SONOS快闪存储器的制 作方法工艺流程不同步骤沿字线方向的截面结构示意图15B以及图16B分别为图15A、图16A沿图中所示剖切方向的截面结 构示意图17是本发明形成的SONOS快闪存储器的俯视图17A、 17B和17C分别为图17所示快闪存储器在A-A、 B-B、 C-C方向的截面结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。本发明仅仅对快 存存储器的一个存储单元进行描述，其外围电路的结构以及形成工艺与现有 技术相同，具体形成工艺可参考专利号为US6797565的美国专利，在此不做 进一步的描述。
首先，本发明提供一种SONOS快闪存储器的利记博彩app，包括如下步骤 提供半导体衬底，所述半导体村底上形成有多晶硅栅极结构、位于多晶
硅栅极结构之间的介质层以及半导体衬底内位于栅极结构两侧的源极和漏
极，所述多晶硅栅极结构具有作为栅极的第一多晶硅层；
在多晶硅栅极结构以及介质层表面形成第二多晶硅层；
在第二多晶硅层上形成第二腐蚀阻挡层以及在存储器字线方向具有开口 的掩膜；
刻蚀第二腐蚀阻挡层以及第二多晶硅层和第一多晶硅层； 去除第二腐蚀阻挡层；
采用湿法刻蚀工艺刻蚀第二多晶硅层和第一多晶硅层。 下面结合附图详细描述本发明的具体工艺步骤。
首先，提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有多晶硅栅极结构、位 于多晶硅柵极结构之间的介质层以及半导体衬底内位于栅极结构两侧的源极 和漏极。所述多晶硅栅极结构以及介质层、源极和漏极的形成工艺参考附图8 至附图13所示。
参考附图8所示，提供一半导体衬底100,所述半导体衬底100较好的是 半导体硅，可以为n型或者P型半导体，也可以是绝缘体上硅等。在所述半 导体衬底100上形成介质层-捕获电荷层-介质层的三层堆叠结构，所述介 质层-捕获电荷层-介质层的三层堆叠结构较好的是氧化物-氮化物-氧化 物层110,所述的氧化物-氮化物-氧化物层110包括形成在半导体衬底100 上的氧化物层110a,形成在氧化物110a上的氮化物层U0b以及形成在氮化 物层110b上的氧化物层110c，形成氧化物-氮化物-氧化物层110的工艺为 现有技术，例如化学气相沉积法和氧化法。
所述的氧化物层最好的是氧化硅，还可能包括氮化物例如氮氧化硅以及 其它可以优化器件性能的掺杂剂，所述的氮化层可以是富含硅、氮以及其它 可以提高器件性能的掺杂剂例如氧等，最优选的为氮化硅。所述氧化物-氮
化物-氧化物层110目前最优化的为氧化硅-氮化硅-氧化硅。
之后，在氧化物-氮化物-氧化物层110上形成第一多晶硅层120，所述 第一多晶硅层120的形成工艺也可以选用任何现有工艺，较好的为化学气相 沉积法，厚度可以设定在600~ 800A。之后，在第一多晶硅层120上形成第 一腐蚀阻挡层130,所述第一腐蚀阻挡层130为氮化硅、氮氧化硅、炭化硅等， 形成工艺也可以选择现有技术的任何常规工艺，较好的是采用化学气相沉积 法。
参考附图9所示，在第一腐蚀阻挡层130上形成光刻胶层180，并曝光、 显影形成光刻胶开口 ，所述光刻胶开口的位置与需要形成源极区域和漏极区 域的位置相对应，以光刻胶为掩膜，依次沿位线方向刻蚀第一腐蚀阻挡层130、 第一多晶硅层120以及氧化物-氮化物-氧化物层110，直至曝露出半导体衬 底IOO。刻蚀刻蚀第一腐蚀阻挡层130、第一多晶硅层120以及氧化物-氮化 物-氧化物层110的工艺为现有技术，较好的例如采用干法刻蚀。刻蚀后的 第一多晶硅层120以及氧化物-氮化物-氧化物层IIO构成所述SONOS快闪 存储器的多晶硅栅极。
参考附图10所示，以光刻胶层180为掩膜，沿位线方向在半导体衬底100 中进行一定深度的离子注入，形成源极140和漏极150，离子注入的深度为现 有技术，可根据不同的注入深度要求调整离子注入的能量和剂量。其中，形 成源极140和漏极150的工艺为现有技术，在本发明的一个实施例中，半导 体衬底100材料选用p型珪，对源极和漏极进行N型低掺杂离子注入，注入 离子如砷离子、磷离子等。将所述的若干源极140或者所述的若干漏极150 连接起来，就构成所述SONOS快闪存储器的位线。
参考附图11所示，去除光刻胶层180,在源极140和漏极150区域对应 的半导体衬底100上以及第一腐蚀阻挡层130的表面形成介电层160。介电层 160的形成工艺为现有技术的任何常规工艺，比较优选的例如化学气相沉积法。介电层160的材料较好的为氧化硅、氮氧化硅等，本发明最优选的为氧
化硅层，采用等离子体化学气相沉积法形成。之后，参考附图12所示，采用 化学机械抛光工艺平坦化介电层160，直至完全曝露出第一腐蚀阻挡层130的 表面。
参考附图13所示，去除第一腐蚀阻挡层130,只留下第一多晶硅层120。 去除第一腐蚀阻挡层130的工艺为现有技术的常规工艺，本发明优选采用湿 法刻蚀工艺。上述工艺形成本发明所述SONOS快闪存储器的栅极结构。
参考附图14所示，在第一多晶硅层120以及介电层160上形成第二多晶 硅层170,多晶硅的厚度应该完全覆盖介电层160。形成第二多晶硅层170的 工艺可以是现有技术的任何常规工艺，例如与形成第一多晶硅层120的工艺 相同，采用等离子体化学气相沉积法。
之后，参考附图15A所示，在第二多晶硅层170上依次形成第二腐蚀阻 挡层190以及光刻胶层111，并且曝光、显影光刻胶层111,使光刻胶层111 沿字线方向形成开口。其中，附图15B是附图15在剖切面15B方向的截面结 构示意图，所述剖切面15B为SONOS快闪存储器的位线方向。
之后，以光刻胶层lll为掩膜，依次刻蚀第二腐蚀阻挡层190、第二多晶 硅层170以及第一多晶硅层120形成字线，具体结构如附图16A以及附图16B 所示。刻蚀第二腐蚀阻挡层190的工艺为现有技术，在此不作进一步的描述。 第二多晶硅层170以及第一多晶硅层120的刻蚀工艺也可以是现有技术，本 发明优选采用干法刻蚀，例如采用Cl2或者HBr作为蚀刻气体。附图14、附图 15A和附图15B以及附图16A和附图16B所述的工艺使第二多晶硅层将各个栅 极结构连接起来，形成字线。
但是，如背景技术中所描述的，由于在字线方向刻蚀第二多晶硅层170 以及第一多晶硅层120的过程中并不会对介电层进行刻蚀，而且刻蚀深度较大，因此会在介质层的侧壁形成多晶硅的残留。
最后，去除所述光刻胶层111以及第二氮化硅层190,随后，针对介质层 的侧壁形成的多晶硅残留，对字线方向的第二多晶硅层以及第 一 多晶硅层再 一次进行湿法刻蚀，刻蚀的关键在于对刻蚀剂的选择，所选用的刻蚀剂对第 一多晶硅层和第二多晶硅层以及残留的多晶硅进行刻蚀，主要用于在于去除 介质层的侧壁形成的多晶硅残留，同时，也可以控制刻蚀剂的用量以及刻蚀 温度和刻蚀时间等参数，避免对第二多晶硅层以及第一多晶硅层造成过刻蚀。
本发明选用包含NH40H、 11202和H20的刻蚀剂，其中所述H202与NH40H的体 积比为1 10; H20与NH40H的体积比为10 250，刻蚀温度为40。C至90°C, 刻蚀时间为3至10分钟。
在本发明的一个具体实施例中，采用NH40H、 11202和H20的刻蚀剂，选 定NH40H: H202: &0的体积比为1: 2: 50，在50。C的工艺条件下，刻蚀5 分钟，即可去除介质层的侧壁的多晶硅残留，并且不会对作为多晶硅栅极的 第一多晶硅层和用于连接栅极结构的第二多晶硅层造成过刻蚀。
最后，本发明形成的SONOS快闪存储器的结构如图17以及17A、 17B 和17C所示，其中，图16是本发明形成所述SONOS快闪存储器的俯视图； 图17A、 17B和17C分别为图17所示快闪存储器在A-A、 B-B、 C-C方 向的截面结构示意图。其中，A-A方向为形成的SON()S快闪存储器的位线 方向，B-B、 C-C方向为形成的SONOS快闪存储器的字线方向。
虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改， 因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种SONOS快闪存储器的利记博彩app，包括如下步骤提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有多晶硅栅极结构、位于多晶硅栅极结构之间的介电层以及半导体衬底内位于栅极结构两侧的源极和漏极，所述多晶硅栅极结构具有作为栅极的第一多晶硅层；在多晶硅栅极结构以及介电层表面形成第二多晶硅层；刻蚀第二多晶硅层和第一多晶硅层形成字线；采用湿法刻蚀工艺刻蚀第二多晶硅层和第一多晶硅层的步骤。
2. 根据权利要求1所述SONOS快闪存储器的利记博彩app，其特征在于，采 用湿法刻蚀工艺刻蚀第二多晶硅层和第 一 多晶硅层的刻蚀剂包括NH40H, H202和H20。
3. 根据权利要求2所述SONOS快闪存储器的利记博彩app，其特征在于，H202 与NH4OH的体积比为1~10; H20与NH40H的体积比为10 250。
4. 根据权利要求1所述SONOS快闪存储器的利记博彩app，其特征在于，湿 法刻蚀工艺刻蚀第二多晶硅层和第一多晶硅层的刻蚀温度为40。C至90°C,刻 蚀时间为3至10分钟。
5. 根据权利要求1所述SONOS快闪存储器的利记博彩app，其特征在于，刻 蚀第二多晶硅层和第一多晶硅层形成字线的工艺步骤为在第二多晶硅层上 形成第二腐蚀阻挡层以及在存储器字线方向具有开口的掩膜；刻蚀第二腐蚀 阻挡层以及第二多晶硅层和第 一多晶硅层；去除第二腐蚀阻挡层。
6. 根据权利要求5所述SONOS快闪存储器的利记博彩app，其特征在于，刻 蚀第二腐蚀阻挡层以及第二多晶硅层和第一多晶硅层的刻蚀工艺为干法刻 蚀。
7. 根据权利要求1所述SONOS快闪存储器的利记博彩app，其特征在于，所 述的栅极结构还具有位于半导体衬底和第 一 多晶硅层之间的介质层-捕获电荷层-介质层的三层堆叠结构。
8. 根据权利要求1所述SONOS快闪存储器的利记博彩app，其特征在于，所 述介质层-捕获电荷层-介质层的三层堆叠结构为氧化硅-氮化硅-氧化硅层。
9. 根据权利要求1所述SONOS快闪存储器的利记博彩app，其特征在于，所 述第 一腐蚀阻挡层和第二腐蚀阻挡层材料为氮化硅层。
10. 根据权利要求1所述SONOS快闪存储器的利记博彩app，其特征在于，所 述介电层材料为氧化硅。
全文摘要
一种SONOS快闪存储器的利记博彩app，包括如下步骤提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有多晶硅栅极结构、位于多晶硅栅极结构之间的介质层以及半导体衬底内位于栅极结构两侧的源极和漏极，所述多晶硅栅极结构具有作为栅极的第一多晶硅层；在多晶硅栅极结构以及介质层表面形成第二多晶硅层；刻蚀第二多晶硅层和第一多晶硅层形成字线；采用湿法刻蚀工艺刻蚀第二多晶硅层和第一多晶硅层。本方法避免在介电层的侧壁产生多晶硅残留，而且不会对第一多晶硅层和第二多晶硅层造成过刻蚀。
文档编号H01L21/70GK101197328SQ20061011906
公开日2008年6月11日 申请日期2006年12月4日 优先权日2006年12月4日
发明者丹 徐, 蔡信裕, 陈文丽 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司