申请/专利权人：上海华力微电子有限公司

申请日：2017-11-21

公开（公告）日：2020-04-10

公开（公告）号：CN107958908B

主分类号：H01L27/11563(20170101)

分类号：H01L27/11563(20170101);H01L27/11568(20170101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.04.10#授权;2018.05.18#实质审查的生效;2018.04.24#公开

摘要：本发明的一种SONOS器件的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括相邻的存储管区域及选择管区域，所述选择管区域上方具有栅极氧化层；形成覆盖所述栅极氧化层及存储管区域的ONO结构；去除远离所述储管区域的部分所述选择管区域上方的ONO结构；采用原位水汽氧化生成工艺在所述栅极氧化层上方的ONO结构的侧壁形成保护层。本发明中，去除选择管区域上方的部分ONO结构，暴露出ONO结构的侧壁，并采用原位水汽氧化生成工艺氧化ONO结构的侧壁，形成侧壁保护层，提高存储管的性能。

主权项：1.一种SONOS器件的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括相邻的存储管区域及选择管区域，所述选择管区域上方具有栅极氧化层；形成覆盖所述栅极氧化层及存储管区域的ONO结构；去除远离所述存储管区域的部分所述选择管区域上方的ONO结构；采用原位水汽氧化生成工艺在所述栅极氧化层上方的ONO结构的侧壁形成保护层。

全文数据：SONOS器件的形成方法技术领域[0001]本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，尤其涉及一种SONOS器件的形成方法。背景技术[0002]随着闪存技术不断发展，当浮栅闪存技术遭遇到尺寸缩小带来的各种挑战时，SONOSSiIicon-Oxide-Nitride-〇xide-SiIicon，娃-氧化物-氮化物-氧化物-娃存储器展现出独特的优势。它克服了浮栅干扰的技术瓶颈，拥有更低的操作电压，同时可以和传统CMOS工艺完美健荣，被广泛应用在智能卡，金融保密，工业嵌入式控制等众多领域。[0003]典型的SONOS结构是由硅衬底（S-隧穿氧化层0-电荷存储层N-阻挡氧化层⑼-多晶硅栅极⑸组成。这种结构利用电子的隧穿来进行编译，空穴的注入来进行数据的擦除。[0004]在现有的SONOS工艺流程中，先制备选择管栅极氧化层，再制备ONO层，即隧穿氧化层、电荷存储层、阻挡氧化层，采用干法刻蚀去除选择管区域的ONO结构的阻挡氧化层，再利用湿法刻蚀去除选择管区域的ONO的电荷存储层，电荷存储层直接暴露在外面，容易受到后续工艺的影响，进而影响SONOS器件性能。发明内容[0005]本发明的目的在于SONOS器件的形成方法，解决现有技术中电荷存储层暴露在外面影响器件性能的问题。[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种SONOS器件的形成方法，包括：[0007]提供半导体衬底，所述半导体衬底包括相邻的存储管区域及选择管区域，所述选择管区域上方具有栅极氧化层；[0008]形成覆盖所述栅极氧化层及存储管区域的ONO结构；[0009]去除远离所述存储管区域的部分所述选择管区域上方的ONO结构；[0010]采用原位水汽氧化生成工艺在所述栅极氧化层上方的ONO结构的侧壁形成保护层。[0011]可选的，所述ONO结构包括依次层叠的隧穿氧化层、电荷存储层及阻挡氧化层。[0012]可选的，所述隧穿氧化层为氧化硅层，厚度为[0013]可选的，采用干法刻蚀工艺去除所述ONO结构中的隧穿氧化层。[0014]可选的，所述电荷存储层为氮化硅层，厚度为.[0015]可选的，采用湿法刻蚀工艺去除所述ONO结构中的电荷存储层。[0016]可选的，所述阻挡氧化层为氧化硅层，厚度为[0017]可选的，采用干法刻蚀工艺去除所述ONO结构中的阻挡氧化层。[0018]可选的，所述保护层的厚度为[0019]可选的，所述原位水汽氧化生成工艺反应的气体为一氧化二氮和氢气，或氢气和氧气。[0020]与现有技术相比，本发明提供的SONOS器件的形成方法具有以下有益效果：[0021]本发明的SONOS器件的形成方法，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底包括存储管相邻的区域及选择管区域，所述选择管区域上方具有栅极氧化层;形成覆盖所述栅极氧化层及存储管区域的ONO结构；去除远离所述存储管区域的部分所述选择管区域上方的ONO结构；采用原位水汽氧化生成工艺在所述栅极氧化层上方的ONO结构的侧壁形成保护层。本发明中，去除选择管区域上方的部分ONO结构，暴露出ONO结构的侧壁，并采用原位水汽氧化生成工艺氧化ONO结构的侧壁，形成侧壁保护层，提高存储管的性能。附图说明[0022]图1为本发明一实施例中SONOS器件形成方法的流程图；[0023]图2为本发明一实施例中形成选择管栅极氧化层的示意图；[0024]图3为本发明一实施例中形成ONO结构的示意图；[0025]图4为本发明一实施例中刻蚀ONO结构的示意图；[0026]图5为本发明一实施例中形成侧壁保护层的示意图。具体实施方式[0027]下面将结合示意图对本发明的SONOS器件的形成方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。[0028]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。[0029]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。[0030]本发明的核心思想在于，提供一种SONOS器件的形成方法，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底包括存储管相邻的区域及选择管区域，所述选择管区域上方具有栅极氧化层;形成覆盖所述栅极氧化层及存储管区域的ONO结构;去除远离所述存储管区域的部分所述选择管区域上方的ONO结构;采用原位水汽氧化生成工艺在所述栅极氧化层上方的ONO结构的侧壁形成保护层。本发明中，去除选择管区域上方的部分ONO结构，暴露出ONO结构的侧壁，并采用原位水汽氧化生成工艺氧化ONO结构的侧壁，形成侧壁保护层。[0031]下文结合附图对本发明的SONOS器件的形成方法进行详细说明，图1为形成方法的流程图，图2〜图5为各步骤对应的结构示意图，SONOS器件的形成方法包括如下步骤：[0032]执行步骤SI，参考图2所示，提供半导体衬底100,所述半导体衬底100包括相邻的存储管区域a及选择管区域b，所述选择管区域110上方具有栅极氧化层110,所述栅极氧化层110为氧化硅，氧化硅的厚度为[0033]执行步骤S2，参考图3所示，形成ONO结构200，所述ONO结构200覆盖所述栅极氧化层110及存储管区域a。所述ONO结构200包括依次层叠的隧穿氧化层211、电荷存储层212及阻挡氧化层213。本实施例中，所述隧穿氧化层211为氧化硅层，厚度为例如，等，所述电荷存储层212为氮化硅层，厚度为，例如，等，所述阻挡氧化层213为氧化硅层，厚度为，例如，等。[0034]执行步骤S3,参考图4所示，去除远离所述存储管区域a的部分所述选择管区域b上方的ONO结构。具体的，首先，采用干法刻蚀工艺去除所述ONO结构200中的隧穿氧化层213，之后，采用湿法刻蚀工艺去除所述ONO结构200中的电荷存储层212,接着，采用干法刻蚀工艺去除所述ONO结构200中的阻挡氧化层211，从而暴露出ONO结构200的侧壁中的氮化硅层212。本实施例中，仅去除部分选择管区域上方的ONO结构，还保留靠近存储管区域a的部分栅极氧化层110上方的部分ONO结构。[0035]执行步骤S4,参考图5所示，采用原位水汽氧化生成（In-situstreamgeneration，ISSG工艺在ONO结构侧壁生成保护层，具体的，氧化所述栅极氧化层110上方的ONO结构200侧壁的氮化硅层212,形成保护层300。所述保护层为氧化硅，且所述氧化硅保护层的厚度为。可以理解的是，氧化硅保护层能够避免ONO结构中的氮化硅层暴露在外，避免外部对氮化硅电荷存储的影响，提高存储管的性能。[0036]需要说明的是，ISSG是一种新型低压快速氧化热退火技术，目前主要应用于超薄氧化薄膜生长、浅槽隔离边缘圆角化STIcornerrounding以及氮氧薄膜的制备。本实施例中，采用氢气H2和氧气〇2作为反应气体，在高温下氢会与氧产生类似于燃烧的化学反应，生成大量的气相活性自由基其中主要是原子氧）。同时，在反应腔体中通过辐射式快速升温技术升温至800°C-1100°C，在此高温氛围下，会发生类似于爆轰的化学反应，由于原子氧具有极强的氧化性，从而在氮化硅层212表面生成氧化硅。当然，ISSG工艺的反应气体除了可以是上述的H2和〇2之外，也可以是N2O和H2,此亦在本发明保护的思想范围之内，本发明对此不限制。[0037]综上所述，本发明针对现有S0N0S工艺，通过改进集成方式，防止S0N0S的侧壁氮化硅直接暴露在外面，采用ISSG的制备方法氧化S0N0S的侧壁氮化硅层，同时加厚选择管栅极氧化层和0N0结构中的阻挡氧化硅层，通过侧壁氧化层可以降低后续工艺对氮化硅的影响，最终提尚器件性能。[0038]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

权利要求：1.一种SONOS器件的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括相邻的存储管区域及选择管区域，所述选择管区域上方具有栅极氧化层；形成覆盖所述栅极氧化层及存储管区域的ONO结构；去除远离所述存储管区域的部分所述选择管区域上方的ONO结构；采用原位水汽氧化生成工艺在所述栅极氧化层上方的ONO结构的侧壁形成保护层。2.如权利要求1所述的SONOS器件的形成方法，其特征在于，所述ONO结构包括依次层叠的隧穿氧化层、电荷存储层及阻挡氧化层。3.如权利要求2所述的SONOS器件的形成方法，其特征在于，所述隧穿氧化层为氧化硅层，厚度为4.如权利要求3所述的SONOS器件的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺去除所述ONO结构中的隧穿氧化层。5.如权利要求2所述的SONOS器件的形成方法，其特征在于，所述电荷存储层为氮化硅层，厚度为6.如权利要求5所述的SONOS器件的形成方法，其特征在于，采用湿法刻蚀工艺去除所述ONO结构中的电荷存储层。7.如权利要求2所述的SONOS器件的形成方法，其特征在于，所述阻挡氧化层为氧化硅层，厚度为8.如权利要求7所述的SONOS器件的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺去除所述ONO结构中的阻挡氧化层。9.如权利要求1所述的SONOS器件的形成方法，其特征在于，所述保护层的厚度为10.如权利要求1所述的SONOS器件的形成方法，其特征在于，所述原位水汽氧化生成工艺反应的气体为一氧化二氮和氢气，或氢气和氧气。

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