專(zhuān)利名稱(chēng)：Otp器件的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種OTP器件的形成方法。
背景技術(shù)：
一次可編程(OTP，One Time Programmable)器件是一種常用的存儲(chǔ)器，屬于只讀 存儲(chǔ)器，由于只能進(jìn)行一次編程，故此得名。OTP器件出廠(chǎng)時(shí)，一般存儲(chǔ)內(nèi)容都是0或1，用 戶(hù)可以根據(jù)自己的需要對(duì)其進(jìn)行編程，將用戶(hù)數(shù)據(jù)寫(xiě)入。OTP器件由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于使用、 造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，在微控制器(MCU，Micro Control Unit)等芯片中可以替代傳統(tǒng)的電可擦 寫(xiě)存儲(chǔ)器(EPROM)，受到廣泛的使用。圖1至圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種OTP器件的形成方法。參考圖1，提供半導(dǎo)體基底10，所述半導(dǎo)體基底10上并列形成有選擇柵(SG， Selective Gate) 11和浮柵(FG, Floating Gate) 12，此外還形成有介質(zhì)層13，所述介質(zhì)層 13覆蓋所述半導(dǎo)體基底10的表面和所述選擇柵11和浮柵12。所述選擇柵11和浮柵12 的材料一般為多晶硅，所述介質(zhì)層13的材料一般為氧化硅。所述介質(zhì)層13用作金屬硅化 物阻擋層(SAB，Salicide Block)，用于后續(xù)金屬硅化物的形成過(guò)程中防止在浮柵12上形 成金屬硅化物。需要說(shuō)明的是，所述選擇柵11下方還形成有柵介質(zhì)層(圖中未示出)，所述 選擇柵兩側(cè)的半導(dǎo)體基底10中還形成有源區(qū)和漏區(qū)(圖中未示出)；所述浮柵12下方還 形成有隧穿介質(zhì)層(圖中未示出)。通過(guò)選擇柵11可以選中該存儲(chǔ)單元，使得電荷隧穿穿 過(guò)所述隧穿介質(zhì)層進(jìn)入浮柵12中，完成器件的編程。參考圖2，在所述介質(zhì)層13上形成光刻膠層并圖形化，形成圖形化后的光刻膠14， 所述圖形化后的光刻膠14覆蓋所述浮柵12上方的介質(zhì)層13 ；之后以所述圖形化后的光刻 膠14為掩膜對(duì)所述介質(zhì)層13進(jìn)行刻蝕，至暴露出所述選擇柵11。本步驟的刻蝕方法一般 為干法刻蝕。參考圖3，使用濕法刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底10表面剩余的介質(zhì)層13。在進(jìn)行濕 法刻蝕前，一般先去除所述圖形化后的光刻膠，以防止光刻膠脫落殘留在濕法刻蝕的反應(yīng) 溶液中導(dǎo)致顆粒(particle)污染。但是這也同時(shí)導(dǎo)致浮柵12上方的介質(zhì)層13被暴露出 來(lái)，在濕法刻蝕過(guò)程中被一并刻蝕，使得最終保留在所述浮柵12上方的介質(zhì)層13的厚度h 變小，浮柵12上方的介質(zhì)層13的厚度h過(guò)小會(huì)影響其電荷保持能力，即影響OTP器件的數(shù) 據(jù)保持能力。申請(qǐng)?zhí)枮?00810044082. 4的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種OTP器件結(jié)構(gòu)及其制備 方法，但也沒(méi)有解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是OTP器件的形成過(guò)程中浮柵上方的介質(zhì)層被刻蝕、厚度變 小，導(dǎo)致器件的數(shù)據(jù)保持能力下降。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種OTP器件的形成方法，包括
提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底上并列形成有選擇柵和浮柵，所述半導(dǎo)體基底 上還形成有介質(zhì)層，覆蓋所述半導(dǎo)體基底的表面、選擇柵和浮柵；在所述介質(zhì)層的表面上依次形成抗反射層和光刻膠層，并對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行圖 形化，定義出所述浮柵的圖形；以所述圖形化后的光刻膠層為掩膜，對(duì)所述抗反射層和介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，至暴露 出所述選擇柵的表面；去除所述圖形化后的光刻膠層；以所述抗反射層為掩膜，刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層?？蛇x的，所述抗反射層的材料為不同于所述介質(zhì)層的介質(zhì)材料?？蛇x的，所述抗反射層的材料為氮氧化硅?？蛇x的，以所述圖形化后的光刻膠層為掩膜，使用干法刻蝕對(duì)所述抗反射層和介 質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，至暴露出所述選擇柵的表面?？蛇x的，以所述抗反射層為掩膜，使用濕法刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余 的介質(zhì)層?？蛇x的，所述介質(zhì)層的材料為氧化硅?？蛇x的，所述選擇柵和浮柵的材料為多晶硅。 可選的，使用灰化法去除所述圖形化后的光刻膠層?？蛇x的，所述OTP器件的形成方法還包括去除所述抗反射層?？蛇x的，在去除所述抗反射層之后還包括在所述選擇柵的表面形成金屬硅化物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案有如下優(yōu)點(diǎn)本技術(shù)方案首先在介質(zhì)層上依次形成抗反射層和光刻膠層，并對(duì)所述光刻膠層進(jìn) 行圖形化，定義出浮柵的圖形；之后以圖形化后的光刻膠層為掩膜，對(duì)所述抗反射層和介質(zhì) 層進(jìn)行刻蝕，至暴露出所述選擇柵的表面；去除所述圖形化的光刻膠后，以所述抗反射層為 掩膜，刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層。由于使用抗反射層作為掩膜來(lái)刻蝕 去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層，因此避免了位于抗反射層下、浮柵上的介質(zhì)層 被一并刻蝕導(dǎo)致厚度過(guò)小的問(wèn)題，有利于避免OTP器件的數(shù)據(jù)保持能力受到影響。此外，所述抗反射層還能夠避免對(duì)光刻膠層進(jìn)行圖形化時(shí)的駐波效應(yīng)(standing wave effect)，有利于改善圖形化后的光刻膠的形貌。


圖1至圖3是現(xiàn)有技術(shù)的一種OTP器件的形成方法的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的OTP器件的形成方法的流程示意圖；圖5至圖11是本發(fā)明實(shí)施例的OTP器件的形成方法的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有技術(shù)中在刻蝕去除半導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層時(shí)，會(huì)一并刻蝕浮柵上方 的介質(zhì)層，導(dǎo)致浮柵上方的介質(zhì)層厚度過(guò)小，影響OTP器件的數(shù)據(jù)保持能力。本技術(shù)方案首先在介質(zhì)層上依次形成抗反射層和光刻膠層，并對(duì)所述光刻膠層進(jìn) 行圖形化，定義出浮柵的圖形；之后以圖形化后的光刻膠層為掩膜，對(duì)所述抗反射層和介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，至暴露出所述選擇柵的表面；去除所述圖形化的光刻膠后，以所述抗反射層為 掩膜，刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層。由于使用抗反射層作為掩膜來(lái)刻蝕 去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層，因此避免了位于抗反射層下、浮柵上的介質(zhì)層 被一并刻蝕導(dǎo)致厚度過(guò)小的問(wèn)題，有利于避免OTP器件的數(shù)據(jù)保持能力受到影響。此外，所述抗反射層還能夠避免對(duì)光刻膠層進(jìn)行圖形化時(shí)的駐波效應(yīng)，有利于改 善圖形化后的光刻膠的形貌。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不 同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類(lèi) 似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施方式
的限制。圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例的OTP器件的形成方法的流程示意圖，如圖4所示，包 括步驟S21，提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底上并列形成有選擇柵和浮柵，所述半 導(dǎo)體基底上還形成有介質(zhì)層，覆蓋所述半導(dǎo)體基底的表面、選擇柵和浮柵；步驟S22，在所述介質(zhì)層的表面上依次形成抗反射層和光刻膠層，并對(duì)所述光刻膠 層進(jìn)行圖形化，定義出所述浮柵的圖形；步驟S23，以所述圖形化后的光刻膠層為掩膜，對(duì)所述抗反射層和介質(zhì)層進(jìn)行刻 蝕，至暴露出所述選擇柵的表面；步驟S24，去除所述圖形化后的光刻膠層；步驟S25，以所述抗反射層為掩膜，刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層。圖5至圖10示出了本發(fā)明實(shí)施例的OTP器件的形成方法的各中間結(jié)構(gòu)的剖面圖， 下面結(jié)合圖4和圖5至圖11對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。結(jié)合圖4和圖5，執(zhí)行步驟S21，提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底上并列形成有選 擇柵和浮柵，所述半導(dǎo)體基底上還形成有介質(zhì)層，覆蓋所述半導(dǎo)體基底的表面、選擇柵和浮 柵。具體的，提供半導(dǎo)體基底20，所述半導(dǎo)體基底20上并列形成有選擇柵21和浮柵22。 所述半導(dǎo)體基底20的材料可以是硅襯底、硅鍺襯底、III-V族元素化合物襯底(如砷化鎵、 磷化銦、氮化鎵等)、碳化硅襯底或其疊層結(jié)構(gòu)，或絕緣體上硅結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中優(yōu)選為硅襯 底。所述選擇柵21和浮柵22的材料為多晶硅。需要說(shuō)明的是，在所述選擇柵21下方的半導(dǎo)體基底20上還形成有柵介質(zhì)層(圖 中未示出)，所述選擇柵21兩側(cè)的半導(dǎo)體基底20中還形成有源區(qū)和漏區(qū)(圖中未示出)， 所述浮柵22下方的半導(dǎo)體基底20上還形成有隧穿介質(zhì)層(圖中未示出)。所述半導(dǎo)體基底20上還形成有介質(zhì)層23，覆蓋所述選擇柵21、浮柵22和半導(dǎo)體 基底20的表面。本實(shí)施例中所述介質(zhì)層23的材料為氧化硅，其形成方法為化學(xué)氣相沉積 (CVD)，在形成之后可以對(duì)其表面進(jìn)行平坦化。此外，所述介質(zhì)層23也可以是其他材料，如 氧化硅和氮化硅的疊層結(jié)構(gòu)。結(jié)合圖4和圖6至圖7，執(zhí)行步驟S22，在所述介質(zhì)層的表面上依次形成抗反射層 和光刻膠層，并對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行圖形化，定義出所述浮柵的圖形。
具體的，首先參考圖6，在所述介質(zhì)層23的表面上依次形成抗反射層對(duì)和光刻膠 層25。本實(shí)施例中所述抗反射層M的材料為不同于所述介質(zhì)層23的介質(zhì)材料，優(yōu)選為氮 氧化硅，其形成方法為化學(xué)氣相沉積或等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD)等。所述光 刻膠層25的形成方法可以是旋涂、噴涂等，本實(shí)施例中優(yōu)選為旋涂法。之后參考圖7，對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行圖形化，定義出所述浮柵22的圖形，形成圖形 化后的光刻膠層25a，圖形化的過(guò)程可以包括曝光、顯影、定影等。需說(shuō)明的是，經(jīng)過(guò)圖形化 后，所述圖形化后的光刻膠層2 覆蓋的范圍略大于所述浮柵22的尺寸。在圖形化中的曝 光過(guò)程，所述抗反射層M可以有效的緩解或避免駐波效應(yīng)，改善圖形化后的光刻膠層25a 的形貌。結(jié)合圖4和圖8，執(zhí)行步驟S23，以所述圖形化后的光刻膠層為掩膜，對(duì)所述抗反射 層和介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，至暴露出所述選擇柵的表面。具體的，以所述圖形化后的光刻膠層 2 為掩膜，對(duì)所述抗反射層對(duì)和介質(zhì)層23進(jìn)行刻蝕，至暴露出所述選擇柵21的表面。本 步驟的刻蝕方法優(yōu)選為干法刻蝕，本實(shí)施例中介質(zhì)層23的材料為氧化硅，干法刻蝕中采用 的氣體可以是含氟的等離子體，如CF4等。刻蝕后，所述半導(dǎo)體基底20的表面上殘留有剩 余的介質(zhì)層23，此外，所述浮柵22上方的介質(zhì)層23包圍整個(gè)浮柵22，包括其表面和側(cè)壁。結(jié)合圖4和圖9，執(zhí)行步驟S24，去除所述圖形化后的光刻膠層。具體的，使用灰化 法(ashing)去除所述圖形化后的光刻膠層，如使用氧氣或氧氣的等離子體將所述圖形化 后的光刻膠層灰化去除，暴露出所述抗反射層對(duì)。由于之前使用所述圖形化后的光刻膠層 為掩膜對(duì)所述抗反射層M進(jìn)行刻蝕，因此，所述圖形化后的光刻膠層的圖形被轉(zhuǎn)移至所述 抗反射層M。結(jié)合圖4和圖10至圖11，執(zhí)行步驟S25，以所述抗反射層為掩膜，刻蝕去除所述半 導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層。具體的，首先參考圖10，以所述抗反射層M為掩膜，將所述半導(dǎo)體基底20表面上 剩余的介質(zhì)層23刻蝕去除，暴露出所述半導(dǎo)體基底20的表面。本步驟中優(yōu)選的刻蝕方法 為濕法刻蝕，本實(shí)施例中介質(zhì)層23的材料為氧化硅，濕法刻蝕中相應(yīng)的反應(yīng)溶液可以是氫 氟酸溶液。由于所述抗反射層M的掩膜作用，濕法刻蝕并不會(huì)對(duì)浮柵22上方的介質(zhì)層23的 厚度造成影響，也即避免了對(duì)OTP器件的數(shù)據(jù)保持能力的影響。之后參考圖11，去除所述抗反射層，暴露出所述介質(zhì)層23的表面。去除的方法可 以是干法刻蝕、濕法刻蝕等，當(dāng)然，在其他具體實(shí)施例中，也可以保留所述抗反射層而不進(jìn) 行去除。之后還可以在所述選擇柵21的表面形成金屬硅化物，所述介質(zhì)層23可以用作金 屬硅化物阻擋層，以防止在浮柵22的表面也生成金屬硅化物，影響器件的性能。綜上，本技術(shù)方案首先在介質(zhì)層上依次形成抗反射層和光刻膠層，并對(duì)所述光刻 膠層進(jìn)行圖形化，定義出浮柵的圖形；之后以圖形化后的光刻膠層為掩膜，對(duì)所述抗反射層 和介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，至暴露出所述選擇柵的表面；去除所述圖形化的光刻膠后，以所述抗反 射層為掩膜，刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層。由于使用抗反射層作為掩膜 來(lái)刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層，因此避免了位于抗反射層下、浮柵上的 介質(zhì)層被一并刻蝕導(dǎo)致厚度過(guò)小的問(wèn)題，有利于避免OTP器件的數(shù)據(jù)保持能力受到影響。
此外，所述抗反射層還能夠避免對(duì)光刻膠層進(jìn)行圖形化時(shí)的駐波效應(yīng)，有利于改 善圖形化后的光刻膠的形貌。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域 技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā) 明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案 的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種OTP器件的形成方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底上并列形成有選擇柵和浮柵，所述半導(dǎo)體基底上還 形成有介質(zhì)層，覆蓋所述半導(dǎo)體基底的表面、選擇柵和浮柵；在所述介質(zhì)層的表面上依次形成抗反射層和光刻膠層，并對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行圖形 化，定義出所述浮柵的圖形；以所述圖形化后的光刻膠層為掩膜，對(duì)所述抗反射層和介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，至暴露出所 述選擇柵的表面；去除所述圖形化后的光刻膠層；以所述抗反射層為掩膜，刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述抗反射層的材料為不 同于所述介質(zhì)層的介質(zhì)材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述抗反射層的材料為氮氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，以所述圖形化后的光刻膠 層為掩膜，使用干法刻蝕對(duì)所述抗反射層和介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，至暴露出所述選擇柵的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，以所述抗反射層為掩膜， 使用濕法刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述介質(zhì)層的材料為氧化娃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述選擇柵和浮柵的材料為多晶娃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，使用灰化法去除所述圖形 化后的光刻膠層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，還包括去除所述抗反射層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，在去除所述抗反射層之 后還包括在所述選擇柵的表面形成金屬硅化物。
全文摘要
一種OTP器件的形成方法，包括提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底上并列形成有選擇柵和浮柵，所述半導(dǎo)體基底上還形成有介質(zhì)層，覆蓋所述半導(dǎo)體基底的表面、選擇柵和浮柵；在所述介質(zhì)層的表面上依次形成抗反射層和光刻膠層，并對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行圖形化，定義出所述浮柵的圖形；以所述圖形化后的光刻膠層為掩膜，對(duì)所述抗反射層和介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，至暴露出所述選擇柵的表面；去除所述圖形化后的光刻膠層；以所述抗反射層為掩膜，刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層。本發(fā)明能夠防止浮柵上方的介質(zhì)層被刻蝕以致厚度過(guò)小的問(wèn)題，有利于避免OTP器件的數(shù)據(jù)保持能力受到影響。
文檔編號(hào)H01L21/314GK102122641SQ20111002950
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者孫凌, 黃慶豐 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司