[发明专利]制备ONO结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体结构的制备方法，具体涉及一种半导体SONOS产品中制备ONO(氧化膜-氮氧化膜-氧化膜)结构的方法。

背景技术

在SONOS产品中需要在特定的区域制备ONO结构。图1所示是普通ONO工艺获得ONO结构示意图。在此结构中，尺寸5代表了ONO有效尺寸在ONO工艺中的减小量。为了增加后续工艺流程和器件的工作窗口或者增加ONO结构密度，要求尺寸5越小越好。

工业常用的ONO结构形成方法包括光刻、等离子刻蚀和化学湿法工艺。第一步利用光刻定义光刻胶图形，并对其后工艺中ONO线条尺寸变化进行补偿。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、上层氧化膜和中间氮化膜，并停留在下层氧化膜上。第三步，利用化学湿法工艺打开下层氧化膜，并借助于化学湿法对氧化膜和硅基板的良好选择性，能够很好的停止于硅基体表面。最后，去除残余的光刻胶和抗反射涂层，即获得ONO结构。

第三步化学湿法工艺会对上层氧化膜和下层氧化膜断面造成侧向侵蚀，获得ONO结构如图1所示。可见，尺寸5的大小主要受到化学湿法工艺的影响。为了减小尺寸5，必需控制化学湿法工艺对上层氧化膜的侧向侵蚀。

现有的技术在用化学湿法打开下面氧化膜时采用的是光刻胶掩膜，处理药液的种类和数量都有很大限制，如果处理时间过长容易造成光刻胶剥离问题，使用的药液氧化膜刻蚀速率太快又容易造成刻蚀均匀性差的问题，特别是上层氧化膜侧向刻蚀过大会严重增大尺寸5。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制备ONO结构的方法，它可以消除光刻胶剥离问题，保证刻蚀的均匀性，有效控制侧向刻蚀。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种制备ONO结构的方法，包括如下步骤：

(1)在硅基板上依次淀积下层氧化膜、中间层氮氧化膜和上层氧化膜，形成ONO薄膜，在形成的ONO薄膜上再淀积氮化膜；

(2)在氮化膜上涂敷抗反射涂层和光刻胶，然后利用光刻工艺曝出需刻蚀的位置；

(3)在需刻蚀的位置上进行等离子刻蚀，并停止于的下层氧化膜上；

(4)去除残余光刻胶和抗反射涂层；

(5)进一步用湿法腐蚀工艺刻蚀下层氧化膜；

(6)用湿法腐蚀工艺去除剩余的氮化膜，形成ONO结构。

因为本发明用增加氮化膜的方法，可以消除光刻胶剥离问题，同时使用速率较慢的BOE可以保证刻蚀均匀性，有效控制侧向刻蚀，提高了ONO工艺制程的窗口，提高了结构的电学和可靠性等性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是现有工艺获得的ONO结构示意图；

图2是本发明的流程图；

图3是本发明进行等离子刻蚀后的结构示意图；

图4是本发明去除残余光刻胶和抗反射涂层后的结构示意图；

图5是本发明用湿法腐蚀下层氧化膜后的结构示意图；

图6是本发明去除氮化膜后的ONO结构示意图。

具体实施方式

为了避免光刻胶的剥离，本发明在最后一步氧化膜刻蚀时，采用氮化膜充当硬质掩膜层，在图形全部定义完毕后，再剥去氮化膜层，形成ONO结构。本发明的工艺流程如图2所示。

第一步，在硅基板1上依次生长下层氧化膜2、中间层氮氧化膜层3，上层氧化膜4和氮化膜6。在NONO生长时，氮化膜6的厚度应当小于200埃，减少膜间应力，也可缩短最后氮化膜去除时间。

第二步，利用光刻将光罩上的图形转移到光刻胶8中。为了弥补其后刻蚀工艺和化学湿法工艺造成对尺寸5的损失，光刻时会对线条尺寸进行补偿。曝光后确定需要刻蚀的位置。此步刻蚀希望能够有较好的方向性。例如，利用双射频电源刻蚀机，源功率为200-600W，偏转功率为30W-300W，气体压力为2-20mT，Cl2流量为0-100SCCM，CF4流量为0-150SCCM，O2流量为0-50SCCM，Ar流量为0-180SCCM，CHF3等其它含C/F气体流量为0-100SCCM，总气体流量50-250SCCM。