[发明专利]在SONOS非挥发性存储器工艺中嵌入高压器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在SONOS非挥发性存储器工艺中嵌入高压器件的方法。

背景技术

随着集成电路的发展，单芯片系统集成成为趋势。这就需要在一块芯片上同时拥有MCU的智能控制电路，非挥发性存储器电路以及模拟或高压电路。

在SONOS非挥发性存储器制造工艺中，通过加入高压金属氧化物半导体器件(高压MOS器件)和模拟器件可以在同一套工艺中提供：逻辑，非挥发性存储器，高压和模拟等器，为单芯片系统集成电路设计提供了必要的条件。

但是在实际的工艺中，高压器件的厚栅极氧化层生长会引入额外的热过程及硅的表面消耗，如果按常规的步骤来制备，会引起严重的低压及SONOS非挥发性存储器电特性及可靠性性能变化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在SONOS非挥发性存储器工艺中嵌入高压器件的方法，其能避免高压栅极氧化过程对低压器件及SONOS非挥发性存储器器件特性的影响。

为解决上述技术问题，本发明的在SONOS非挥发性存储器工艺中嵌入高压器件的方法，包括如下步骤：

(1)先为在衬底上进行场氧化区的制备，接着在衬底上生长衬垫氧化层，而后进行高压器件区的栅氧化层生长前的工艺步骤；

(2)接着生长高压器件区的栅氧化层；

(3)之后进行低压器件区中栅氧化层生长前的工艺步骤；

(4)紧接着为SONOS非挥发性存储器区隧道窗口注入，之后去除该区域的衬垫氧化层；

(5)在整个衬底上生长ONO介质层；

(6)去除高压器件区上的ONO介质层；

(7)采用光刻胶保护非挥发性存储器区的ONO介质层和高压器件区的栅氧化层，去除衬底上的ONO介质层和衬底上的衬垫氧化层，之后去除光刻胶；

(8)最后生长低压器件区的栅氧化层。

本发明的方法，将高压器件的厚栅氧化层生长放在所有的低压及SONOS非挥发性存储器工艺之前，然后在ONO介质层生长完以后增加一次光刻，将高压器件上ONO介质层去除，且在后续ONO介质层及衬垫氧化层的刻蚀步骤中将高压器件的厚栅极氧化层保护起来，使得在ONO介质层及衬垫氧化层的刻蚀步骤中高压器件的厚栅极氧化层不会有任何的减少。这样，我们就不需要采用原来的预先多生长200多埃的厚栅极氧化层以补偿ONO介质层及衬垫氧化层的刻蚀步骤对厚栅极氧化层造成的损失，从而能够改善厚栅极氧化层边缘变薄的效应(Gate oxide Edge thinning effect)，提升厚栅极氧化层的GOI(崩溃电压)以及TDDB(崩溃寿命)等可靠性。这种方法既避免了高压栅极氧化过程对低压器件及非挥发性存储器器件特性的影响，又实现了SONOS非挥发性存储器制造工艺中嵌入高压的目的，且提高了高压器件的可靠性。

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为本发明的方法流程图；

图2为完成本发明的步骤(1)之后的截面结构示意图；

图3为完成本发明的步骤(2)之后的截面结构示意图；

图4为完成本发明的步骤(3)之后的截面结构示意图；

图5为完成本发明的步骤(4)之后的截面结构示意图；

图6为完成本发明的步骤(5)之后的截面结构示意图；

图7为完成本发明的步骤(6)之后的截面结构示意图；

图8为完成本发明的步骤(7)之后的截面结构示意图；

图9为完成本发明的步骤(8)之后的截面结构示意图。

具体实施方式

本发明的在SONOS非挥发性存储器工艺中嵌入高压器件的方法，具体步骤如下(见图1)：

(1)先在衬底(硅片)上制备出场氧化区，接着在衬底上生长一衬垫氧化层，而后进行高压器件区的栅氧化层生长前的工艺步骤(见图2)。场氧化区的制备定义出了各种器件的区域，高压器件区、低压器件区和SONOS非挥发性存储器区等。高压器件区的栅氧生长前的步骤为现有技术中常规的工艺步骤流程，主要有高压阱注入和推阱，开启电压调整注入等。

(2)接着生长高压器件区的栅氧化层(为厚栅氧化层，见图3)。具体步骤可为：先在衬底上生长氮化硅作硬掩膜层；而后采用光刻工艺定义出需要生长厚栅氧化层的区域，刻蚀去除位于厚栅氧化层区的硬掩膜层，露出衬底；接着采用热氧化生长栅氧化层；最后去除硬掩膜层。