專利名稱：縮小sonos存儲(chǔ)器單元面積的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件的工藝集成方法，尤其涉及一種縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面 積的制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的S0N0S(硅-氧化物-氮化物_氧化物-硅)存儲(chǔ)器由一個(gè) ONO (Oxide-Nitride-Oxide，氧化物-氮化物-氧化物)為柵極絕緣層的晶體管和普通的以 Si02為絕緣層的晶體管組成一個(gè)存儲(chǔ)單元(見圖1)。SONOS管的基本原理為下層與有源區(qū) 接觸的Si02為隧穿氧化層4，厚度很薄，對(duì)于0. 13um(微米)工藝，操作電壓+/-15V以內(nèi)， 其厚度大約為15 25埃，在一定的垂直電壓下，有源區(qū)中的電子可以穿過該隧穿氧化層4 進(jìn)入氮化物層3，并被存儲(chǔ)，相反在反向電壓下，氮化物層3存儲(chǔ)的電子可以通過此隧穿氧 化層4進(jìn)入有源區(qū)。中間的氮化物層3為電容層，用來存儲(chǔ)隧穿的電子。上層的oxide(氧 化物)為絕緣氧化層2，保證氮化物層3中的電子不會(huì)進(jìn)入柵，柵上的電流也不能進(jìn)入氮化 物層3。如圖4所示，傳統(tǒng)SONOS存儲(chǔ)器的制造工藝流程為1)在硅襯底5上全面沉積Si02，形成Si02層4，見圖4A ；2)光刻刻蝕去除SONOS管區(qū)域的Si02，在其他區(qū)域(即普通晶體管區(qū)域)形成 Si02的保護(hù)層(抗反射阻擋層7和光刻膠8)，見圖4B ；3)全面沉積ONO三層膜，由上至下為絕緣氧化層2，氮化物層3，隧穿氧化層4，見 圖4C;4)光刻保護(hù)SONOS管的ONO區(qū)域，在該區(qū)域上形成Si02的保護(hù)層(抗反射阻擋層 7和光刻膠8)；5)干法刻蝕去除普通晶體管區(qū)域的0N(絕緣氧化層2和氮化物層3)，見圖4D ；6)濕法刻蝕去除普通晶體管區(qū)域剩下的Si02，見圖4E ；7)后續(xù)步驟形成柵氧與柵極，見圖4F和圖4G。在步驟6)中由于濕法刻蝕的各向同性原理，SONOS區(qū)域的絕緣氧化層2由于和抗 反射層7或光刻膠8粘附性比氮化物層3和隧穿氧化層4的差很多，會(huì)造成絕緣氧化層2產(chǎn) 生橫向刻蝕，然后再形成柵的時(shí)候，SONOS管的柵必須在絕緣氧化層2殘留的區(qū)域形成，因 為絕緣氧化層2為絕緣層，如果沒有這層，器件會(huì)直接擊穿失效，因此受到絕緣氧化層2橫 向刻蝕的制約，SONOS管和普通晶體管之間的最小距離受到工藝限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面積的制造方法，該 方法能減少SONOS存儲(chǔ)器ONO結(jié)構(gòu)的上層Si02在濕法刻蝕中的橫向刻蝕，使SONOS管與普 通晶體管之間的間距可以縮小，從而達(dá)到縮小面積的目的。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面積的制造方法，包括如下步驟1)在硅襯底上全面沉積Si02 ；2)光刻刻蝕去除SONOS管區(qū)域的Si02，在普通晶體管區(qū)域形成Si02的保護(hù)層；3)全面沉積ONO三層膜；4)光刻保護(hù)SONOS管的ONO區(qū)域，在該區(qū)域上形成Si02的保護(hù)層；5)干法刻蝕去除普通晶體管區(qū)域的ON ；6)對(duì)硅片進(jìn)行加熱，使光刻膠沿側(cè)壁流動(dòng)覆蓋ONO三層膜的上層氧化物；7)濕法刻蝕去除普通晶體管區(qū)域剩下的Si02 ；8)后續(xù)步驟形成柵氧與柵極。步驟6)中的溫度為80 160°C，時(shí)間為IOs 240s。步驟6)對(duì)硅片進(jìn)行加熱的加熱方式為直接接觸加熱或紅外線遠(yuǎn)距離加熱，硅片 加熱時(shí)旋轉(zhuǎn)或靜止。步驟2)和步驟4)中的光刻工藝所使用的材料為G-Line，I-line, I-line+I-Line BARC, KrF+KrF BARC 或 ArF+ArF BARC。步驟7)采用HF濕法刻蝕去除Si02。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明利用光刻膠熱流動(dòng)工藝，在 Si02的濕法刻蝕前，進(jìn)行一次熱流動(dòng)，能減少SONOS存儲(chǔ)器ONO結(jié)構(gòu)的上層Si02在濕法刻 蝕中的橫向刻蝕，使SONOS管與普通晶體管之間的間距可以縮小，從而達(dá)到縮小SONOS存儲(chǔ) 器單元面積的目的。


圖1是現(xiàn)有SONOS存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元示意圖；圖2是本發(fā)明SONOS存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元示意圖；圖3是本發(fā)明中步驟6)熱流動(dòng)工藝的示意圖。圖4是現(xiàn)有SONOS存儲(chǔ)器的制造工藝流程圖；圖5是本發(fā)明的SONOS存儲(chǔ)器的制造工藝流程圖。其中，1為SONOS管的柵極，2為絕緣氧化層，3為氮化物層，4為隧穿氧化層，5為硅 襯底，6為普通選擇管的柵極，7為抗反射阻擋層(BRAC)，8為光刻膠，L為SONOS管與普通 選擇管的間距。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖5所示，本發(fā)明提供一種SONOS存儲(chǔ)器的制造方法，其工藝步驟為1)在硅襯底5上全面沉積Si02，形成Si02層4，見圖5A ；對(duì)于操作電壓15V以內(nèi) 的器件，其厚度為50 250埃，其生長方式通常為熱生長或PVD，CVD沉積。2)光刻刻蝕去除SONOS管區(qū)域的Si02，在其他區(qū)域(即普通晶體管區(qū)域)形成 Si02的保護(hù)層(抗反射阻擋層8和光刻膠7)，見圖5B ；刻蝕一般采用含HF藥液的濕法刻 蝕。3)全面沉積ONO三層膜(Oxide-Nitride-Oxide，絕緣氧化層2_氮化物層3_隧穿氧化層4)，見圖5C ；對(duì)于操作電壓15V以內(nèi)的器件，通常厚度為隧穿氧化層4為10 100 埃，氮化物層3為40 350埃，絕緣氧化層2為50 250埃，通常采用熱生長或PVD，CVD 沉積。4)光刻保護(hù)SONOS管的ONO區(qū)域，在該區(qū)域上形成Si02的保護(hù)層(抗反射阻擋層 8和光刻膠7)；5)干法刻蝕去除普通晶體管區(qū)域的0N(絕緣氧化層2和氮化物層3)，見圖5D所 示；所述的干法刻蝕在對(duì)氮化物層3刻蝕時(shí)對(duì)襯底氧化層有高選擇比，保證不會(huì)刻蝕到襯底。6)對(duì)硅片進(jìn)行加熱，使光刻膠8沿側(cè)壁流動(dòng)覆蓋ONO三層膜的絕緣氧化層2，見圖 5E ；7)濕法刻蝕去除普通晶體管區(qū)域剩下的Si02，該步驟一般采用HF刻蝕Si02，不會(huì) 和光刻膠8產(chǎn)生反應(yīng)，見圖5F;8)后續(xù)步驟形成柵氧與柵極，見圖5G和圖5H。其中，步驟2)，4)中的光刻工藝所使用的材料為G-Line (G線，對(duì)應(yīng)光譜436nm)， I-Iined線，對(duì)應(yīng)光譜365nm)，I-Iine光刻膠+Ι-LineBARC(抗反射阻擋層)，KrF(氟化 氪，對(duì)應(yīng)光譜248nm)+KrF BARC，或ArF (氟化氬，對(duì)應(yīng)光譜193nm)+ArF BARC0對(duì)于G_line， I-line,因?yàn)樵跐穹涛g中HF的側(cè)向刻蝕較小，一般不采用BARC，但也可以使用BARC增強(qiáng) 粘附性，對(duì)于KrF和ArF，通常需要使用BARC，除非所使用的光刻膠材料對(duì)于HF的側(cè)向刻蝕 抵抗力很強(qiáng)或與襯底結(jié)合能力很強(qiáng)，不發(fā)生橫向滲透。其具體刻蝕抵抗力和粘附性的衡量 標(biāo)準(zhǔn)為濕法產(chǎn)生的橫向刻蝕量<縱向刻蝕量。其中，步驟6)熱流動(dòng)步驟的具體工藝條件為溫度為70°C -250°C，加熱時(shí)間為 10s-600s，優(yōu)選地，溫度為80 160°C，時(shí)間為60s 120s。加熱方式可以為直接接觸加熱， 紅外線遠(yuǎn)距離加熱等，硅片加熱時(shí)可以旋轉(zhuǎn)或靜止。步驟6)采用的光刻膠熱流動(dòng)是一種被廣泛應(yīng)用于0. 13um(微米)以下的工藝方 法，其原理是在光刻完成后，對(duì)光刻膠進(jìn)行加熱，使之超過光刻膠的玻璃化溫度產(chǎn)生橫向流 動(dòng)，縮小光刻后的尺寸。如圖3所示，圖3A中實(shí)線為普通光刻后的光刻膠，加熱超過一定溫度后，光刻膠從 固態(tài)轉(zhuǎn)化為固體液體共存態(tài)，發(fā)生流動(dòng)，此時(shí)光刻膠為虛線，此時(shí)單邊或雙邊的尺寸變化被 稱為熱流動(dòng)產(chǎn)生的尺寸變化。此尺寸變化與材料本身，加熱的溫度、方式和時(shí)間緊密相關(guān)； 圖3B表示的是隨加熱溫度熱流動(dòng)尺寸變化的示意圖。本發(fā)明利用光刻膠熱流動(dòng)工藝，在Si02的濕法刻蝕前，進(jìn)行一次熱流動(dòng)，使光刻 膠沿側(cè)壁流動(dòng)覆蓋上層氧化層，在后續(xù)的濕法刻蝕中，一般采用HF刻蝕Si02，不會(huì)和光刻 膠產(chǎn)生反應(yīng)。因此能保護(hù)ONO結(jié)構(gòu)的上層Si02不會(huì)產(chǎn)生橫向刻蝕，使SONOS管與普通晶體 管之間的間距L可以縮小(見圖1和圖2)，從而達(dá)到縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面積的目的。
權(quán)利要求
一種縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面積的制造方法，其特征在于，包括如下步驟1)在硅襯底上全面沉積SiO2；2)光刻刻蝕去除SONOS管區(qū)域的SiO2，在普通晶體管區(qū)域形成SiO2的保護(hù)層；3)全面沉積ONO三層膜，所述ONO三層膜由上至下依次為絕緣氧化層、氮化物層和隧穿氧化層；4)光刻保護(hù)SONOS管的ONO區(qū)域，在該區(qū)域上形成SiO2的保護(hù)層；5)干法刻蝕去除普通晶體管區(qū)域的絕緣氧化層和氮化物層；6)對(duì)硅片進(jìn)行加熱，使光刻膠沿側(cè)壁流動(dòng)覆蓋ONO三層膜的絕緣氧化層；7)濕法刻蝕去除普通晶體管區(qū)域剩下的SiO2；8)后續(xù)步驟形成柵氧與柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面積的制造方法，其特征是，步驟1) 中，對(duì)于操作電壓15V以內(nèi)的器件，所述Si02的厚度為50 250埃，其生長方式為熱生長 或PVD，CVD沉積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面積的制造方法，其特征是，步驟2) 中刻蝕采用含HF藥液的濕法刻蝕。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面積的制造方法，其特征是，步驟3) 中，對(duì)于操作電壓15V以內(nèi)的器件，所述隧穿氧化層為10 100埃，所述氮化物層為40 350埃，所述絕緣氧化層為50 250埃，該步驟采用熱生長或PVD，CVD沉積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面積的制造方法，其特征是，步驟6) 中的溫度為70 250°C，時(shí)間為IOs 600s。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面積的制造方法，其特征是，步驟6) 中的溫度為80 160°C，時(shí)間為60s 120s。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面積的制造方法，其特征是，步驟6) 對(duì)硅片進(jìn)行加熱的加熱方式為直接接觸加熱或紅外線遠(yuǎn)距離加熱，硅片加熱時(shí)旋轉(zhuǎn)或靜 止。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面積的制造方法，其特征是，步驟2) 和步驟4)中的光刻工藝所使用的材料為G線光刻膠，I線光刻膠，I線光刻膠+1線抗反射 阻擋層，KrF光刻膠+KrF抗反射阻擋層，或ArF光刻膠+ArF抗反射阻擋層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面積的制造方法，其特征是，步驟7) 采用HF濕法刻蝕去除Si02。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種縮小SONOS存儲(chǔ)器單元面積的制造方法，包括如下步驟1)在硅襯底上全面沉積SiO2；2)光刻刻蝕去除SONOS管區(qū)域的SiO2，在普通晶體管區(qū)域形成SiO2的保護(hù)層；3)全面沉積ONO三層膜；4)光刻保護(hù)SONOS管的ONO區(qū)域，在該區(qū)域上形成SiO2的保護(hù)層；5)干法刻蝕去除普通晶體管區(qū)域的ON；6)對(duì)硅片進(jìn)行加熱；7)濕法刻蝕去除普通晶體管區(qū)域剩下的SiO2；8)后續(xù)步驟形成柵氧與柵極。該方法能減少SONOS存儲(chǔ)器ONO結(jié)構(gòu)的上層SiO2在濕法刻蝕中的橫向刻蝕，使SONOS管與普通晶體管之間的間距縮小，從而達(dá)到縮小面積的目的。
文檔編號(hào)H01L21/8247GK101924077SQ20091005742
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者王雷, 肖勝安 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司