[发明专利]闪存工艺高压栅氧和隧穿氧化层形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路工艺方法，特别是指一种闪存工艺高压栅氧和隧穿氧化层形成方法。

背景技术

闪存作为一种主要的非挥发性存储器，其在智能卡、微控制器等领域有着广泛的用途。与另一种非挥发性存储器EEPORM相比，闪存具有明显的面积上的优势；但同时，闪存的可靠性，尤其是可擦写次数，要比EEPROM差，因此在银行卡、身份证卡等产品中仍未被使用。

SST型闪存是由Bing Yeh于1990年发明的一种闪存类型(美国专利号5029130)，其存储单元的结构如图1所示。其中多晶1为浮栅，下面为80～90厚的浮栅栅氧层。多晶2一部分盖在浮栅上面，作为擦除时的控制栅，控制栅和浮栅之间为180～210厚的隧穿氧化层；一部分盖在有源区上，下面为180～210厚的高压栅氧，形成与浮栅晶体管串联的一个晶体管，该部分被称为分栅。

该闪存的主要工艺过程如下：1.隔离区/有源区形成；2.高压晶体管，存储单元阱注入；3.浮栅栅氧化(80～90)；4.浮栅多晶淀积(1000～1200)；5.浮栅局部氧化；6.浮栅刻蚀；7.残余氧化层湿法腐蚀干净；8.高压栅氧/隧穿氧化层形成(180～210)；9.接续步骤同常规低压MOS工艺，包括低压晶体管阱注入，低压栅氧化，多晶二淀积，LDD注入、边墙形成、源漏注入等。

在上述工艺中，高压栅氧和隧穿氧化层是同时形成的，一般采用薄的热氧化层(40～50)加厚的高温氧化层(140～180)叠加而成。先用一层热氧化，是因为热氧与硅衬底的界面态质量最好，但这一层热氧不能太厚，否则浮栅边缘的尖角会被过分氧化而变钝，所以要再淀积一层质量较好的HTO(高温氧化)层。高压栅氧/隧穿氧化层的最终厚度还会受工艺过程中清洗、低压栅氧等步骤的影响，但这些工艺步骤的影响量相对较小，并基本固定。

SST型闪存的可擦写次数主要取决于存储单元的擦除性能。随着擦写次数的增加，隧穿氧化层中的电荷陷阱会随之增加，使得越来越多的电子在隧穿过程中陷落在电荷陷阱中，从而使得控制栅和浮栅之间的电场强度因陷阱电荷的屏蔽而减小，擦除能力不断降低，并最终因无法擦除而失效。目前，SST型闪存的可擦写次数规格为10万次。

因此，在此技术领域中，需要一种闪存工艺方法，增强擦除时的电场强度，减小氧化层的陷阱数量，从而提高存储单元的擦除能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种闪存工艺高压栅氧和隧穿氧化层形成方法，它可以减少隧穿氧化层厚度，并增加闪存的擦写次数。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种闪存工艺高压栅氧和隧穿氧化层形成方法，首先，保留浮栅刻蚀后浮栅栅氧层，其厚度为50～70其次，对所述浮栅栅氧层用湿法进行腐蚀，保留其厚度为20～30之后，利用高温减压化学气相沉积工艺同时形成隧穿氧化层和高压栅氧层；最终，所述隧穿氧化层形成的厚度为160～180所述高压栅氧层形成的厚度为180～210

本发明通过适当保留浮栅刻蚀后残留的浮栅氧化层，可在同时形成高压栅氧和隧穿氧化层的前提下，实现高压栅氧厚度与现有工艺一致，而隧穿氧化层比现有工艺薄20～30从而在保证闪存其它特性不变的情况下，提高可擦写次数。

通过减少隧穿氧化层的厚度，在同样工作条件下，不仅增强擦除时的电场强度，而且氧化层的陷阱数量也相应减少，有利于提高存储单元的擦除能力，从而增加其可擦写次数。当隧穿氧化层厚度减少到160时，其可擦写次数可达到20万次以上，比现有水平提高一倍。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是闪存存储单元的结构示意图；

图2是本发明保留浮栅刻蚀后浮栅栅氧层结构示意图；

图3是本发明湿法腐蚀浮栅栅氧层结构示意图；

图4是本发明高温减压化学气相沉积工艺同时形成隧穿氧化层和高压栅氧结构示意图。

具体实施方式

减少隧穿氧化层的厚度，在同样工作条件下，不仅直接增强擦除时的电场强度，而且氧化层的陷阱数量也相应减少，有利于提高存储单元的擦除能力，从而增加其擦写次数。当隧穿氧化层厚度减少到160时，其擦写次数可达到20万次。

但是，高压氧化层厚度要满足高压晶体管的耐压要求。由于闪存工作时会用到高达12～14V的电压，高压栅氧层的总厚度需要大于180才能保证其正常工作和可靠性要求。在目前高压栅氧和隧穿氧化层同时形成的工艺中，已很难将隧穿氧化层厚度进一步减少。