[發明專利]二比特分柵SONOS閃存存儲器的制造方法

在審

• 申請號: 201810471397.0
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108807396A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 許昭昭
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L27/11521
• 分類號: H01L27/11521;H01L27/11568;H01L27/11531;H01L27/11573;H01L21/28
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 欒美潔

本發明公開了一種二比特分柵SONOS閃存存儲器的制造方法，包括：形成ONO層和邏輯區柵氧化層；淀積第一多晶硅poly層和氮化硅層，刻蝕氮化硅層形成開口并在開口兩側形成自對準氧化層側墻；以自對準氧化層側墻為屏蔽層刻蝕第一多晶硅poly層；形成選擇管多晶硅柵和存儲管多晶硅柵間的隔離介質層，刻蝕ONO層并形成選擇管柵氧化層；淀積第二多晶硅poly層，進行CMP形成選擇管多晶硅柵，第二多晶硅poly層頂部氧化形成熱氧化層；去除氮化硅層；利用光刻膠和自對準氧化層側墻分別定義并刻蝕第一多晶硅poly層，同時形成邏輯區晶體管多晶硅柵和存儲管多晶硅柵。本發明更好地保證存儲管多晶硅柵的形貌，提高器件性能，有效縮小器件尺寸，并使存儲管和選擇管的尺寸不受光刻限制。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造工藝領域，特別涉及一種分柵SONOS(Semiconductor-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor，即多晶硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-多晶硅的英文首字母縮寫，又稱非易失性存儲器)閃存存儲器的制造方法。

背景技術

具有低操作電壓、更好的COMS工藝兼容性的SONOS技術被廣泛用于各種嵌入式電子產品，如金融IC卡、汽車電子等領域。2transistors SONOS(2-T SONOS，即二晶體管閃存存儲器)技術由于低功耗特性在許多低功耗需求的領域受到青睞。但是，SONOS中的2-T結構與生俱來的缺點就是其較大的芯片面積損耗。與2-T SONOS器件相比，分柵(split-gate)的SONOS器件更加節省面積。

如圖1所示，為現有的二比特分柵split-gate SONOS器件結構，其中兩個存儲管呈鏡像設置在選擇管兩側，存儲管與選擇管之間以及存儲管與襯底之間通過氧化硅-氮化硅-氧化硅(Oxide-Nitride-Oxide，即ONO)膜層隔離。具體地，如圖1所示，存儲管多晶硅柵和和選擇管多晶硅柵通過絕緣的ONO層構成背靠背結構，且鏡像設置在選擇管兩側的兩個SONOS存儲管由中間的一個選擇管控制。

圖1所示的現有分柵SONOS閃存存儲器結構的工藝實現流程一般采用如下步驟：

(1)在襯底1上采用熱氧氧化或化學氣相淀積等常規生長氧化層的方法生長柵氧2，如圖2所示；

(2)采用化學氣相淀積等方法淀積多晶硅3，采用熱氧氧化或化學氣相淀積等常規生長氧化層的方法生長氧化硅4，如圖3所示；

(3)光刻刻蝕多晶硅3和氧化硅4，形成選擇管多晶硅柵，邏輯區域多晶硅柵保留，如圖4所示；

(4)淀積氧化硅-氮化硅-氧化硅層，即ONO層5，如圖5所示；

(5)采用化學氣相淀積等方法淀積多晶硅6，如圖6所示；

(6)干法刻蝕多晶硅6和ONO層5，形成存儲管多晶硅柵，如圖7所示；

(7)邏輯區域多晶硅柵刻蝕，如圖8所示。

上述工藝方法形成的二比特分柵SONOS閃存存儲器中，存儲管多晶硅柵的形貌為三角形或D形，這種形貌會導致器件性能退化。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種二比特分柵SONOS閃存存儲器的制造方法，可以解決現有工藝中形成的存儲管多晶硅柵的形貌導致器件性能退化的問題，同時可以減小器件尺寸，使存儲管和選擇管器件的尺寸大小不受光刻的限制。

為解決上述技術問題，本發明提供的二比特分柵SONOS閃存存儲器的制造方法，主要包括以下步驟：

第一步，在襯底上形成ONO層；

第二步，選擇性刻蝕去除邏輯區的ONO層，形成邏輯區柵氧化層；

第三步，淀積第一多晶硅poly層；

第四步，淀積和刻蝕氮化硅層，形成氮化硅層開口；