[发明专利]一种SONOS存储器ONO光刻返工工艺集成方法

说明书

本发明提供一种SONOS存储器ONO光刻返工工艺集成方法，包括：提供待返工的晶圆，晶圆包括半导体基底、氧化层和氮化硅层及待剥离光刻胶层；采用干法工艺将大部分光刻胶层去除，再用湿法工艺将剩余的光刻胶层去除；二次形成光刻胶层，刻蚀去除选择栅区域以及外围逻辑区域的氮化硅层；采用湿法刻蚀工艺去除选择栅区域以及外围逻辑区域的氧化层，采用的化学溶液刻蚀量小于基准刻蚀量；去除二次形成的光刻胶层，进行预清洗，采用的化学溶液的清洗量大于基准清洗量；生长栅氧化层和阻挡氧化层。本发明通过调整湿法刻蚀工艺刻蚀量和栅氧化层预清洗量降低返工晶圆在湿法刻蚀过程中因化学溶液侧钻导致膜层损伤，保证可靠性。该返工工艺稳定可控，适合批量生产。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种SONOS存储器ONO光刻返工工艺集成方法。

背景技术

随着市场对FLASH存储器件集成度要求的不断提高，传统Flash器件数据存储的可靠性与器件的工作速度、功耗、尺寸等方面的矛盾日益凸现。SONOS存储器具有单元尺寸小、操作电压低、与CMOS工艺兼容等特点，SONOS技术的不断改进将推动半导体存储器向微型化、高性能、大容量、低成本等方向发展。

SONOS存储器用硅(基底)-隧穿氧化层-氮化硅-阻挡氧化层(blocking oxide)-多晶硅(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon，SONOS)栅堆层代替了传统FLASH存储器件中的浮栅结构，是一种电荷陷阱型存储器。一般是利用In-sute(原位制备)形成方法生长隧穿氧化层-氮化硅层-阻断氧化层(ONO)。当ONO形成之后，只有SONOS区域需要ONO叠层，select gate(选择栅区预)以及外围逻辑电路区域不需要ONO叠层，此时需要经过光刻，湿刻，干刻等工艺将外围逻辑区域以及select gate区域的ONO叠层去除，然后再经过栅氧化层预清洗步骤，再采用ISSG等工艺生长栅氧化层。但是在光刻工艺中，新产品pi-run或者机台shift导致CD或者OVL偏移(即尺寸精度或者套准精度)不满足工艺需求时就需要剥胶返工然后重新进行光刻流程。具体地，首先采用干法asher主要将光刻胶/抗反射涂层等有机物通过氧化方法去除；然后采用硫酸等化学溶液将第一步返工中未去除的少量光刻胶残留去除，将polymer等有机物去除，此时剥胶流程完成。

以上返工流程中为去除polymer避免有机物残留，硫酸不免为优选的化学溶液，但硫酸清洗后即使后续有纯净水等清洗步骤，但仍不可避免的有一定残留，硫酸的吸水性或硫酸清洗过程中本身对表面的氮化硅产生了一定的影响，等ONO光刻胶再次涂布和显影时，光刻胶对基底的黏附性变差，而后续的ONO湿法刻蚀工艺为保证底部牺牲氧化层彻底去除，其刻蚀量较大，此过程中光刻胶覆盖区域两侧发生侧钻而导致film(薄膜)损伤而失效，且随着尺寸的缩小失效概率进一步提高，严重情况下还会形成器件的可靠性问题。因此，采用该基准返工流程的晶圆存在低良风险。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种SONOS存储器ONO光刻返工工艺集成方法，用于解决现有技术中返工工艺存在硫酸残留而导致光刻胶粘附性差，进而在湿刻底部氧化层时出现光刻胶覆盖区域两侧溶液发生侧钻而导致薄膜损伤失效的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种SONOS存储器ONO光刻返工工艺集成方法，所述方法至少包括：

1)提供待光刻返工的晶圆，所述晶圆包括具有SONOS区域、选择栅区域以及外围逻辑区域的半导体基底、依次形成于所述半导体基底表面的氧化层和氮化硅层、以及位于所述SONOS区域的所述氮化硅层表面的待剥离光刻胶层；

2)采用干法灰化工艺将大部分所述光刻胶层去除，再采用湿法工艺将剩余的所述光刻胶层去除，最后用去离子水清洗去除残留的化学溶液；

3)二次形成光刻胶层，所述光刻胶层覆盖于所述SONOS区域的所述氮化硅层表面，刻蚀去除所述选择栅区域以及外围逻辑区域的所述氮化硅层；