一种SONOS器件的制作方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种SONOS器件的制作方法。

背景技术

闪存(Flash memory)是基于可擦可编程序只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)发展起来的一种非易失性存储器，它具有价格便宜、工艺相对简单、可方便快速的进行多次擦写的特点，自问世以来，闪存在存储领域得到了广泛的应用。但由于具有浮栅结构的闪存在读写和擦除的过程中需要高压操作，而互补金属氧化物半导体(CMOS)不需要高压操作，且闪存是具有浮栅和控制栅的双层多晶硅结构，CMOS为单层多晶硅结构，因此，闪存与CMOS器件的整合难度大并且工艺复杂。而SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)技术可以很好地兼容CMOS工艺，只要在逻辑平台的基础上嵌入SONOS器件即可，并且SONOS器件的单元尺寸小、操作电压低、价格便宜，在制造、使用和成本方面都极具竞争力。

现有的SONOS器件的结构通常包括选择管(SG，selectgate)和存储管(CG，controlgate)两种器件，其中，存储管所在的区域为存储管区(即CG区)，选择管所在的区域为选择管区(即SG区)，另外，还包括外围逻辑区。其中，存储管区需要ONO(Oxide-Nitride-Oxide，氧化层-氮化层-氧化层)结构，而选择管区和外围逻辑区不需要ONO结构。现有工艺通常通过原位生长法形成ONO叠层，但此ONO叠层除存储管区还覆盖了选择管区和外围逻辑区，因此需要去除选择管区和外围逻辑区的ONO叠层，以形成存储管区的ONO结构。

现有工艺通常采用干法刻蚀形成存储管区的ONO结构，但是由于干法刻蚀过程中等离子体、ONO、光刻胶等容易与空气中的水分形成聚合物，会造成后续离子注入不均匀，从而影响器件均一性，且会使后续形成金属硅化物时容易产生侵蚀缺陷，增加漏电，降低可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SONOS器件的制作方法，以解决现有技术中采用干法刻蚀形成存储管区的ONO结构的过程中等离子体、ONO、光刻胶等容易与空气中的水分形成聚合物，会造成后续离子注入不均匀，从而影响器件均一性的问题。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种SONOS器件的制作方法，包括：

提供一半导体基底，所述半导体基底定义有存储管区、选择管区和外围逻辑区，所述半导体基底上形成有ONO层，所述ONO层覆盖在所述存储管区、所述选择管区和所述外围逻辑区；

在所述半导体基底的正面涂覆光刻胶并显影，打开所述选择管区和所述外围逻辑区；

去除所述选择管区和所述外围逻辑区的ONO层；

进行表面清洗；

在所述半导体基底的正面涂覆光刻胶并显影，打开所述存储管区和所述选择管区；

在所述存储管区和所述逻辑管区进行离子注入；

进行表面清洗。

可选的，所述ONO层包括依次堆叠在所述半导体基底上的遂穿氧化层、氮化层和第一阻拦氧化层。

可选的，采用干法刻蚀去除所述选择管区和所述外围逻辑区的ONO层。

可选的，采用湿法刻蚀进行表面清洗。

可选的，所述半导体基底上还形成有牺牲氧化层，所述ONO层覆盖在所述牺牲氧化层上。

可选的，去除所述选择管区和所述外围逻辑区的ONO层时，还去除所述牺牲氧化层。

可选的，在所述半导体基底上形成有ONO层前，还包括：

对所述半导体基底进行预清洗。

可选的，所述湿法刻蚀使用的试剂为磷酸溶液或者氟氢酸溶液。

本发明提供了一种SONOS器件的制作方法，具有以下有益技术效果：采用所述制作方法制作所述SONOS器件时，首先提供一半导体基底，所述半导体基底定义有存储管区、选择管区和外围逻辑区，所述半导体基底上形成有ONO层，所述ONO层覆盖所述存储管区、所述选择管区和所述外围逻辑区，然后在所述半导体基底的正面涂覆光刻胶并显影，打开所述选择管区和所述外围逻辑区，接着去除所述选择管区和所述外围逻辑区的ONO层后进行表面清洗，然后再在所述半导体基底的正面涂覆光刻胶并显影，打开所述存储管区和所述选择管区，最后在所述存储管区和所述选择管区进行离子注入后进行表面清洗。本发明通过增加一道表面清洗工序，使得在所述SONOS器件的制作过程中一共进行两次表面清洗，从而达到良好的清洗效果，实现将残留的聚合物和光刻胶彻底清除，可有效改善后续离子注入的均匀性，改善器件均一性和可靠性。另外，本实施例还相应增设一道曝光及显影工序，可有效延长所述存储管区刻蚀工艺到离子注入工艺的间隔时间，从而降低所述SONOS器件制作过程中的报废率，节约生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种SONOS器件的制作方法的流程图；

图2是本发明一实施例的SONOS器件执行步骤S3后的一剖面结构示意图；

图3是本发明一实施例的SONOS器件执行步骤S4后的一剖面结构示意图；

图4是本发明一实施例的SONOS器件执行步骤S5后的一剖面结构示意图；

图5是本发明一实施例的SONOS器件执行步骤S5后的又一剖面结构示意图；

图6是本发明一实施例的SONOS器件执行步骤S6后的一剖面结构示意图；

图7是本发明一实施例的SONOS器件执行步骤S7后的一剖面结构示意图；

图8是本发明一实施例提供的采用本实施例提供的SONOS器件的制作方法制作的SONOS器件的SEM图和采用传统SONOS器件的制作方法制作的SONOS器件的SEM图的对比图；

其中，附图1～8中的标号说明如下：

1-存储管区；2-选择管区；10-半导体基底；20-牺牲氧化层；30-ONO层；40-光刻胶。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种SONOS器件的制作方法作进一步详细说明。根据下面说明，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。

本发明的核心思想在于提供一种SONOS器件的制作方法，通过在离子注入前进行两次表面清洗，从而达到良好的清洗效果，实现将残留的聚合物和光刻胶彻底清除，可有效改善后续离子注入的均匀性，改善器件均一性和可靠性。

为此，本发明提供了一种SONOS器件的制作方法，请参阅图1，所述制作方法具体包括以下步骤：

步骤S1，提供一半导体基底10，所述半导体基底10定义有存储管区1、选择管区2和外围逻辑区(图中未示出)，所述半导体基底10上形成有ONO层30，所述ONO层30覆盖所述存储管区1、选择管区2和所述外围逻辑区。其中，所述半导体基底10的材料可以为硅、锗、硅锗或碳化硅等，也可以是绝缘体上覆硅或者绝缘体上覆锗，或者还可以为其他的材料，例如砷化镓等Ⅲ、Ⅴ族化合物。半导体基底10还可以根据设计需求注入一定的掺杂离子以改变电学参数。

进一步的，在所述半导体基底10上形成有ONO层30前，还包括对所述半导体基底10进行预清洗，去除所述半导体基底10表面的自然氧化层，以提高SONOS器件的稳定性。

具体的，所述ONO层30包括依次堆叠在所述半导体基底上的遂穿氧化层、氮化层和第一阻拦氧化层(图中未示出)。

进一步的，为了防止后续工艺对所述半导体基底10造成损伤，所述半导体基底10表面形成有牺牲氧化层20，所述牺牲氧化层20位于所述ONO层30下方，所述牺牲氧化层20的材料例如是氧化硅。所述牺牲氧化层20可以用于在制作SONOS器件的过程中保护所述半导体基底。

步骤S2，在所述半导体基底的正面涂覆光刻胶并显影，打开所述选择管区和外围逻辑区。

具体的，在所述半导体基底10的正面涂覆光刻胶40，经过曝光及显影，打开所述选择管区2和外围逻辑区，而在所述存储管区1保持光刻胶覆盖。

步骤S3，去除所述选择管区和所述外围逻辑区的ONO层。

具体的，请参阅图2，以剩余的光刻胶40为阻挡，进行干法刻蚀，去除所述选择管区2和所述外围逻辑区的牺牲氧化层、遂穿氧化层、氮化层和第一阻拦氧化层。

步骤S4，进行表面清洗。

具体的，亲参阅图3，采用湿法刻蚀对所述半导体基底10进行表面清洗，以去除剩余的光刻胶40以及干法刻蚀残留的聚合物，以保证后续离子注入的均匀性。其中，所述湿法刻蚀使用的试剂可以为磷酸溶液，也可以为氟氢酸溶液。

步骤S5，在所述半导体基底的正面涂覆光刻胶并显影，打开所述存储管区和所述选择管区。

具体的，请参阅图4和图5，在所述半导体基底10的正面涂覆光刻胶40，经过曝光及显影，打开所述存储管区1和选择管区2，而在所述外围逻辑区保持光刻胶覆盖。

本实施例中，增加一道曝光及显影工序，可有效延长所述存储管区1刻蚀工艺到离子注入工艺的间隔时间，避免连续生产时，SONOS器件制作工艺流程中断，导致SONOS器件半成品在等待进行下一步工序时过度暴露在空气中生长不必要的聚合物，从而造成SONOS器件半成品报废，影响生产成本。

步骤S6，在所述存储管区2和选择管区1进行离子注入。请参阅图6。

步骤S7，进行表面清洗。

具体的，请参阅图7，采用湿法刻蚀对所述半导体基底10进行表面清洗，以去除剩余的光刻胶40以及干法刻蚀残留的聚合物，以保证后续离子注入的均匀性。其中，所述湿法刻蚀使用的试剂可以为磷酸溶液，也可以为氟氢酸溶液。

请参阅图8，其中，图8中右图示为采用本实施例提供的SONOS器件的制作方法制作的SONOS器件的SEM图(扫描电子显微镜图)，图5中左图示为采用传统SONOS器件的制作方法制作的SONOS器件的SEM图，对比图5中左右图示，可明显看出，图5右图示SONOS器件较图5左图示SONOS器件的器件平整度和器件均匀性更高。可见，本实施例通过增加一道表面清洗工序，使得在所述SONOS器件的制作过程中一共进行两次表面清洗，从而达到良好的清洗效果，实现将残留的聚合物和光刻胶彻底清除，可有效改善后续离子注入的均匀性，改善器件均一性和可靠性。另外，本实施例还相应增设一道曝光及显影工序，可有效延长所述存储管区刻蚀工艺到离子注入工艺的间隔时间，从而降低所述SONOS器件制作过程中的报废率，节约生产成本。

需要说明的是，本实施例提供的SONOS器件的制作方法，通用性强，不仅仅适用于SONOS器件的制作工艺，也适用于半导体器件制作工艺中比如二极管制作工艺。

综上所述，在本发明提供的一种SONOS器件的制作方法，具有以下优点：采用所述制作方法制作所述SONOS器件时，首先提供一半导体基底，所述半导体基底定义有存储管区、选择管区和外围逻辑区，所述半导体基底上形成有ONO层，所述ONO层覆盖所述存储管区、所述选择管区和所述外围逻辑区，然后在所述半导体基底的正面涂覆光刻胶并显影，打开所述选择管区和所述外围逻辑区，接着去除所述选择管区和所述外围逻辑区的ONO层后进行表面清洗，然后再在所述半导体基底的正面涂覆光刻胶并显影，打开所述存储管区和所述选择管区，最后在所述存储管区和所述选择管区进行离子注入后进行表面清洗。本发明通过增加一道表面清洗工序，使得在所述SONOS器件的制作过程中一共进行两次表面清洗，从而达到良好的清洗效果，实现将残留的聚合物和光刻胶彻底清除，可有效改善后续离子注入的均匀性，改善器件均一性和可靠性。另外，本实施例还相应增设一道曝光及显影工序，可有效延长所述存储管区刻蚀工艺到离子注入工艺的间隔时间，从而降低所述SONOS器件制作过程中的报废率，节约生产成本。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。