[发明专利]SONOS存储器的ONO栅极结构的制造方法

说明书

本发明公开了一种SONOS存储器的ONO栅极结构的制造方法，包括步骤：步骤一、在半导体衬底表面依次形成由第一氧化层、第二氮化层和第三氧化层叠加而成的ONO层、多晶硅栅和顶部氧化层；步骤二、光刻定义区域并对顶部氧化层和多晶硅栅进行停止在第三氧化层上的第一次刻蚀形成ONO栅极结构；步骤三、形成第四氧化层；步骤四、对第四氧化层进行停止在第二氮化层上全面的第二次刻蚀自对准形成氧化层侧墙；步骤五、形成第五氮化层；步骤六、对第五氮化层进行全面的第三次刻蚀自对准形成氮化层侧墙并同时将ONO栅极结构外的第二氮化层和第一氧化层都去除。本发明能防止提高ONO层的稳定性且工艺成本低。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种SONOS存储器的ONO栅极结构的制造方法。

背景技术

可靠性作为半导体器件的一个重要指标，在器件的稳定、可靠运行中起着关键作用。在95nm自对准(Self-Align)SONOS存储器中，SONOS是 Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon即硅-氧化层-氮化层-氧化层-硅的缩写，ONO 为Oxide-Nitride-Oxide即氧化层-氮化层-氧化层的缩写，SONOS存储器中通过ONO 层存储信息，所以ONO层的稳定性对器件的稳定性很重要，而现有制造ONO栅极结构的方法容易使ONO层受到横向刻蚀而产生相应的缺陷，从而影响器件的稳定性。

如图1A至图1D所示，是现有SONOS存储器的ONO栅极结构的制造方法的各步骤中的器件结构图，现有SONOS存储器的ONO栅极结构的制造方法包括如下步骤：

步骤一、如图1A所示，在半导体衬底101表面依次形成由第一氧化层1021、第二氮化层1022和第三氧化层1023叠加而成的ONO层102，在所述ONO层102表面依次形成多晶硅栅103和顶部氧化层104。

现有中，所述半导体衬底101为硅衬底。所述第一氧化层1021、所述第三氧化层1023和后续的第四氧化层105都为氧化硅层。所述第二氮化层1022和后续的第五氮化层106都为氮化硅层。

步骤二、如图1A所示，光刻定义出ONO栅极结构的形成区域并进行第一次刻蚀将所述ONO栅极结构的形成区域外的所述顶部氧化层104和所述多晶硅栅103去除，由保留于所述ONO栅极结构的形成区域的所述顶部氧化层104和所述多晶硅栅103叠加和底部的所述ONO层102叠加形成所述ONO栅极结构。

步骤三、如图1B所示，以所述ONO栅极结构为自对准掩膜将所述ONO栅极结构外的所述ONO层102去除。由于在去除所述ONO层102时是直接以所述ONO栅极结构作为自对准掩膜，能够造成对ONO层102的横向刻蚀形成横向凹入到所述多晶硅栅103 底部的横向凹槽(Undercut)，横向凹槽的位置如虚线圈201所示。这种位于所述多晶硅栅103底部的横向凹槽很容易在后续的湿法刻蚀工艺中扩大，从而会影响整个ONO栅极结构的稳定性。

步骤四、如图1C所示，形成第四氧化层105。

在形成所述第四氧化层105之前还包括在所述多晶硅栅103的侧面形成对硅氧化形成的第六氧化层1052以及在所述ONO栅极结构外的所述半导体衬底101表面形成对硅氧化形成的第七氧化层1051。

所述第四氧化层105包覆在所述ONO栅极结构的顶部表面和侧面以及覆盖在所述ONO栅极结构外的所述ONO层102表面。

步骤五、如图1C所示，形成第五氮化层106。

所述第五氮化层106包覆在所述第四氧化层105氧化层侧墙表面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种SONOS存储器的ONO栅极结构的制造方法，能防止对ONO栅极结构中的ONO层产生横向刻蚀，提高ONO层的稳定性。