[发明专利]用于存储器单元的SONOS结构腐蚀工艺

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS制程中SONOS结构(Silicon-Oxide-Ntride-Oxide-Silicon)的腐蚀工艺，特别是存储器单元中超薄的ONO结构。本发明可以降低超薄SONOS结构腐蚀工艺中的损伤，且技术简单，适用于基于SONOS结构的存储器工艺制程。

背景技术

纵观存储器工艺制程的发展，存储单元尺寸越来越小，擦写电压越来越低，而对器件的耐久性和电荷保持性要求却越来越高。越来越多的存储器产品选择SONOS结构，即Silicon-Oxide-Ntride-Oxide-Silicon。传统的工艺往往采用等离子体反应刻蚀，依次腐蚀掉顶层多晶硅(Silicon)、氧化层(Oxide)、氮化硅(Ntride)，具体工艺流程如图A1～A6所示：

(1)如图A1所示为腐蚀前的SONOS结构。

(2)第一步进行光刻，如图A2所示为光刻之后的结构图。

(3)第二步用等离子体反应刻蚀多晶5，如图A3所示。

(4)第四步用等离子体反应刻蚀掉多晶下的氧化层4，如图A4所示。

(5)第五步用等离子体反应刻蚀掉氮化硅层3，如图A5所示。

(6)第六步去掉光刻胶6，如图A6所示。

但是，随着存储单元尺寸的缩小，ONO(氧化层-氮化硅-氧化层)结构各层的厚度也越来越薄，采用传统的等离子体反应刻蚀会对硅衬底产生损伤，影响器件性能。

发明目的

本发明的目的之一在于提供用于存储器单元的SONOS结构腐蚀工艺，以减少SONOS结构等离子体反应刻蚀工艺所带来的损伤。

按照本发明提供的技术方案，用于存储器单元的SONOS结构腐蚀工艺包括依次叠加在衬底硅上面的底部隧道氧化层、中间SiN层、顶层SiO₂层及多晶硅，其特征是：

第一步，在多晶硅的局部表面进行光刻，光刻之后在多晶硅的局部表面形成光刻胶；

第二步，用等离子体反应刻蚀未被光刻胶覆盖的多晶硅，露出位于多晶硅下面的顶层SiO₂层，所述等离子体的混合气体成分是压力为3.8～4.2毫托的He、流量为25～35sccm的HBr、25～35sccm的Cl；sccm指一个大气压下流过单位面积的气体体积毫升/平方厘米。

第三步，用浓度约为0.5％的HF溶液腐蚀掉顶层SiO₂层，露出位于顶层SiO₂层下面的中间SiN层；

第四步，去除上述光刻胶，去除方法是将整个硅片置于温度为110～130℃的浓硫酸+双氧水混合液中约10～30分钟，所述浓硫酸+双氧水混合液为98％的浓硫酸：双氧水的体积比为2.5～3.5∶1；

第五步，用98％的H₃PO₄溶液腐蚀掉中间SiN层，露出位于中间SiN层下面的底部隧道氧化层，H₃PO₄溶液腐蚀时的温度为150～170℃，时间为3～7分钟。其中多晶硅的厚度在200nm～350nm，顶层SiO₂层的厚度为中间SiN层的厚度为底部SiO₂隧道氧化层的厚度为

本发明的优点是：1、本发明采用浓度为10∶1的HF溶液腐蚀厚度为的顶层SiO₂层4，代替了等离子体反应刻蚀，不仅腐蚀速率更慢更容易控制，而且基本不腐蚀中间SiN层3；2、本发明采用热H₃PO₄溶液腐蚀中间厚度为的SiN层3，代替了等离子体反应刻蚀，工艺容易控制，且不会对底部SiO₂隧道氧化层2产生腐蚀，完全不会造成衬底损伤；3、本发明工艺简单，具有很强的操作性。

附图说明

图A-1～A-6为SONOS完全等离子体刻蚀示意图，其中：

图A-1是SONOS结构示意图。

图A-2是SONOS结构光刻后示意图。

图A-3是SONOS结构多晶腐蚀示意图。

图A-4是SONOS顶层SiO₂等离子体刻蚀示意图。

图A-5是等离子体反应刻蚀SiN示意图。

图A-6是去光刻胶后SONOS结构示意图。

图B-1～B-7为本发明SONOS刻蚀工艺示意图，其中：

图B-1是SONOS结构示意图。

图B-2是SONOS结构光刻后示意图。

图B-3是SONOS结构多晶腐蚀示意图。