[发明专利]在SONOS产品中制备ONO结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在SONOS产品中制造ONO结构的方法，属于集成电路制造领域。

背景技术

在SONOS(硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-硅)产品中需要在特定的区域制备ONO(氧化硅-氮化硅-氧化硅)结构。图1所示是一种ONO结构在栅极形成后的平面结构示意图，其中最下层为有源区1和浅沟槽隔离结构2，其上层为ONO层3，栅极4坐落在ONO线条3上面。在此结构中，尺寸5的大小非常重要，决定了栅极坐落于ONO线条上的窗口大小，在栅极尺寸(gate CD)和栅极光刻对准(Overlay)确定的情况下，ONO线条间尺寸6和ONO层光刻的对准(overlay)决定了尺寸5的表现。因此，ONO结构制备工艺中需要比较精确地控制尺寸5和6。

由图1可见，在ONO层存在两种区域，A区域是ONO线条区，B区域是无ONO结构区域。在ONO结构制备工艺过程中，需要利用光刻和刻蚀的方法将A区域的ONO线条定义出来，也就是将B区域中的ONO薄膜去除。经过ONO层光刻后，ONO层上方的光阻线条尺寸和对准即被确定了，在随后ONO层刻蚀过程中，ONO线条尺寸的刻蚀损失即决定了尺寸5和6的大小。

图2A和图2B分别为A区域和B区域在不同方向的截面结构示意图。图2A为A区域垂直于ONO线条方向的有源区上方截面结构，而图2B为B区域沿平行于ONO线条方向的截面结构示意。从图2A中可以看到，尺寸6还受到ONO线条的三明治结构中每层薄膜形貌影响，包括下层氧化膜7、中间层氮化膜8和上层氧化膜9。理想情况下，下层氧化膜7、中间层氮化膜8和上层氧化膜9三层的断口呈现为垂直状态，因此三层薄膜的线条尺寸是相同的，但在实际制备中，不同的工艺方法会造成三层薄膜尺寸和断口形貌并不相同。此时下层氧化膜7、中间层氮化膜8和上层氧化膜9三者中对应的最小线条尺寸决定了尺寸5的大小。

ONO结构制备一般是采用光刻、等离子刻蚀与化学湿法相结合的方法，将光刻版上的图形转移到ONO三明治结构中，形成ONO结构。在此过程中，需要控制三层薄膜的断口形貌，同时需要保证在B区域内没有ONO薄膜的残留。

现有常用的ONO结构制备方法如下：

第一步，利用光刻将光刻板上的图形转移到光刻胶11中，在某些情况下，会采用抗反射涂层10增加光刻工艺窗口(见图3A)，相应的B区域被抗反射涂层所覆盖(见图3B)。为了弥补其后刻蚀工艺和化学湿法工艺造成的尺寸5的损失，光刻时会对线条间尺寸12进行补偿。抗反射涂层10 BARC材料，

第二步，采用等离子刻蚀工艺依次将光刻胶图形转移到抗反射涂层10中(见图4A和图4B)、上层氧化膜9(见图5A)、中间层氮化膜8中，并停留在下层氧化膜7内，避免碰到底部的有源区1(见图6A)。利用等离子刻蚀工艺可以在上层氧化膜9和中间层氮化膜8的断口处获得相对垂直的截面。

第三步，利用化学湿法工艺将B区域中残余的下层氧化膜9去除，借助于化学湿法对氧化膜和硅基板的良好选择性(selectivity)，能够很好的停止在有源区1的硅界面上。此时化学湿法将对上层氧化膜9和下层氧化膜7断面造成侧向侵蚀，也会造成浅沟槽隔离结构2的填充氧化膜损失，影响尺寸5的大小(图7A)。最后，去除残余的光刻胶，即获得ONO结构(见图8A)。

当浅沟槽隔离结构2和有源区1的高度差较大时，ONO薄膜生长后，在浅沟槽2的上方顶角边缘处的中间氮化膜8和上层氧化膜9的薄膜高度会可能大于其淀积厚度，在第二步的等离子刻蚀工艺过程中，在打开上层氧化膜9时，浅沟槽突出边缘13处可能会留下氧化膜残留(见图5B)。在其后将中间氮化膜8刻蚀打开的过程中，等离子刻蚀需要具备氮化膜对下层氧化膜的选择比，以避免可能损伤到底层有源区硅界面。等离子刻蚀的这种选择性将使氧化膜残留覆盖下的氮化膜难以除去，造成14处氮化膜残留(见图6B)。该处氮化膜残留不会被其后的化学湿法工艺去除(见图7B和图8B)，故在经过其后各种工艺后，残留的氮化膜线条会成为缺陷(defect)，影响工艺窗口和电学性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在SONOS产品中制造ONO结构的方法，其能消除制备过程中的氮化膜残留。

为解决上述技术问题，本发明的在SONOS产品中制造ONO结构的方法，在硅衬底上形成有源区和浅沟槽隔离结构之后，包括如下步骤：

1)在硅衬底上依次淀积下层氧化膜、中间氮化膜层和上层氧化膜，涂覆光刻胶并光刻形成光刻胶图案；

2)采用湿法刻蚀刻蚀所述上层氧化膜；

3)光刻胶的侧向裁减，使光刻胶的侧向尺寸与上层氧化膜的侧向尺寸一致；