[發明專利]3D SONOS存儲器結構及工藝方法

在審

• 申請號: 202111367553.7
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114141782A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 王寧;張可鋼
• 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: H01L27/11568
• 分類號: H01L27/11568;H01L27/1157;H01L27/11578
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 焦健

1.一種3D SONOS存儲器的工藝方法，其特征在于：包含如下的工藝步驟：

第一步，提供一半導體襯底，在所述半導體襯底上首先形成一層ONO層，然后在所述的ONO層之上依次沉積一層第一多晶硅層以及硬掩模層；

第二步，光刻及刻蝕所述硬掩模層，將圖案轉移到硬掩模層之上，硬掩模層打開存儲單元的制作窗口；

第三步，在所述半導體襯底表面再沉積第一氧化層；

第四步，對所述第一氧化層進行刻蝕；

第五步，對第一多晶硅層以及ONO層進行刻蝕，打開所述3D SONOS存儲器的選擇管柵極形成區域，打開區域中露出半導體襯底；

第六步，生長隔離介質層；

第七步，對隔離介質層進行刻蝕，打開所述3D SONOS存儲器的選擇管柵極形成區域的隔離介質層；

第八步，進行選擇管柵極形成區域的刻蝕，向下刻蝕半導體襯底形成溝槽；

第九步，生長第二氧化層；

第十步，生長犧牲介質層；

第十一步，犧牲介質層刻蝕，打開所述溝槽底部露出半導體襯底，進行第一注入區的離子注入；然后進行第二氧化層的刻蝕；

第十二步，去除溝槽內部附著的全部犧牲介質層；

第十三步，在所述的溝槽內淀積填充第二多晶硅層，然后進行研磨工藝；

第十四步，去除全部的硬掩模層；

第十五步，對所述第一多晶硅層進行刻蝕形成存儲管柵極，然后進行第二注入區的離子注入；對ONO層進行刻蝕，去除存儲管區域以外的ONO層。

2.如權利要求1所述的3D SONOS存儲器的工藝方法，其特征在于：所述第一步中，硬掩模層的形成材質包括氮化硅；所述的ONO層作為存儲單元中存儲管的電荷存儲層。

3.如權利要求1所述的3D SONOS存儲器的工藝方法，其特征在于：所述第四步中，刻蝕第一氧化層使存儲單元制作窗口中的選擇管制作區域打開，露出第一多晶硅層；刻蝕保留的第一氧化層將定義存儲管柵極的形成區域。

4.如權利要求1所述的3D SONOS存儲器的工藝方法，其特征在于：所述第五步中，第一多晶硅層及ONO層刻蝕之后，打開選擇管柵極的刻蝕區域，露出半導體襯底。

5.如權利要求1所述的3D SONOS存儲器的工藝方法，其特征在于：所述第六步中，所述的隔離介質層覆蓋整個半導體襯底表面，同時打開區域的側壁及底部均附著一層隔離介質層；所述的隔離介質層為隔離氧化層。

6.如權利要求1所述的3D SONOS存儲器的工藝方法，其特征在于：所述第七步中，隔離介質層刻蝕之后，打開的選擇管柵極形成區域的半導體襯底露出。

7.如權利要求1所述的3D SONOS存儲器的工藝方法，其特征在于：所述第八步中，對打開的選擇管柵極形成區域的半導體襯底進行刻蝕，形成選擇管柵極的溝槽；所述的刻蝕為自對準刻蝕工藝。

8.如權利要求1所述的3D SONOS存儲器的工藝方法，其特征在于：所述第九步中，第二氧化層附著于刻蝕形成的溝槽的內壁及底部；所述第二氧化層作為選擇管的柵介質層。

9.如權利要求1所述的3D SONOS存儲器的工藝方法，其特征在于：所述第十步中，所述的犧牲介質層附著于半導體襯底的表面以及溝槽整體內壁及底部；所述的犧牲介質層為氮化硅層，或者是其他材料形成的犧牲介質層。

10.如權利要求1所述的3D SONOS存儲器的工藝方法，其特征在于：所述第十一步中，對犧牲介質層進行刻蝕，保留溝槽內壁的犧牲介質層；所述第一注入區為相鄰存儲單元的選擇管共用的源區；所述第一注入區形成之后，去除溝槽底部的第二氧化層；使所述第一注入區的表面露出。

11.如權利要求1所述的3D SONOS存儲器的工藝方法，其特征在于：所述第十二步中，犧牲介質層去除之后，溝槽內部的隔離介質層及第二氧化層露出。