[发明专利]在SONOS非挥发性存储器制造工艺中生长厚栅极氧化层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路制造技术，具体涉及一种SONOS非挥发性存储器制造技术。

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和模拟或高压电路。

在SONOS(硅/氧化膜/氮化膜/氧化膜/硅)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，高压和模拟等器件。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会引入额外的表面硅消耗，从而引起严重的低压及SONOS非挥发性存储器电特性及可靠性性能变化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在SONOS非挥发性存储器制造工艺中生长厚栅极氧化层的方法，它可以避免高压栅极氧化过程中低压器件及非挥发性存储器器件区域的硅消耗，从而有效减少电特性及可靠性性能变化。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种在SONOS非挥发性存储器制造工艺中生长厚栅极氧化层的方法；包括以下步骤：

步骤一、注入高压金属氧化物半导体器件，推阱和退火及场区氧化；

步骤二、注入用于逻辑电路的低压CMOS阱及开启电压调节注入；

步骤三、注入和腐蚀SONOS非挥发性存储器沟道窗口；

步骤四、生长ONO薄膜；

步骤五、将高压器件栅极区域的ONO薄膜去除，露出硅衬底；

步骤六、生长高压栅极氧化层；

步骤七、将低压CMOS区域的ONO薄膜去除，露出硅衬底，同时在刻蚀过程中利用光刻胶保护高压栅极氧化层；

步骤八、生长低压栅极氧化层。

本发明的有益效果在于：非挥发性存储器器件中作电荷存储的ONO薄膜(氧化膜氮化膜氧化膜)覆盖了高压器件栅极以外的区域，可以在高压栅极氧化层的热氧化中有效的阻止氧的扩散。从而有效的避免高压栅极氧化过程中低压器件及非挥发性存储器器件区域的硅消耗，从而有效减少电特性及可靠性性能变化

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是本发明实施例所述方法中，高压器件相关注入，推阱和退火过程及场区氧化步骤的示意图；

图2是本发明实施例所述方法中，低压CMOS阱注入及相关开启电压调节注入步骤的示意图；

图3是本发明实施例所述方法中，SONOS非挥发性存储器Tunnel窗口注入和腐蚀步骤的示意图；

图4是本发明实施例所述方法中，ONO薄膜生长步骤的示意图；

图5是本发明实施例所述方法中，利用光刻和干法等离子体腐蚀加湿法腐蚀工艺去除高压器件栅极区域的ONO薄膜步骤的示意图；

图6是本发明实施例所述方法中，利用热氧化的方法生长高压栅极氧化层步骤的示意图；

图7是本发明实施例所述方法中，利用光刻和干法等离子体腐蚀加湿法腐蚀工艺去除低压CMOS区域的ONO薄膜步骤的示意图；

图8是本发明实施例所述方法中，利用热氧化的方法生长低压栅极氧化层步骤的示意图；

图9是本发明实施例所述方法流程图。

具体实施方式

本发明是一种在SONOS结构(硅/氧化膜/氮化膜/氧化膜/硅)的非挥发性存储器制造工艺中生长用于高压金属氧化物半导体器件厚栅极氧化层的方法。其利用非挥发性存储器器件中作电荷存储的氧化膜/氮化膜/氧化膜作为高压厚栅极氧化层所用的硬质掩膜。这种方法可以避免高压栅极氧化过程中低压器件及非挥发性存储器器件区域的硅消耗，从而有效减少电特性及可靠性性能变化。如图9所示，具体流程如下：

(1)如图1所示，高压器件相关注入，推阱和退火过程及场区氧化。

(2)如图2所示，低压CMOS阱注入及相关开启电压调节注入。

(3)如图3所示，SONOS非挥发性存储器Tunnel窗口注入和腐蚀。

(4)如图4所示，ONO薄膜生长：可采用一次生长或多次生长的方法。

(5)如图5所示，利用光刻及干法等离子体腐蚀加湿法腐蚀的方法将高压器件栅极区域的ONO薄膜去除，露出硅衬底。

(6)如图6所示，利用热氧化的方法生长高压栅极氧化层。

(7)如图7所示，利用光刻及干法等离子体腐蚀加湿法腐蚀的方法将低压CMOS区域的ONO薄膜去除，露出硅衬底。同时在刻蚀过程中利用光刻胶保护高压栅极氧化层。