CN105826181B - 防止ono结构剥落缺陷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的防止ONO结构剥落缺陷的方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底正面和背面分别沉积正面ONO结构和背面ONO结构；选择性刻蚀所述正面ONO结构，并且保留部分所述正面ONO结构的底层氧化层；进行第一次湿法刻蚀，刻蚀剩余的部分所述正面ONO结构的底层氧化层以及所述背面ONO结构的顶层氧化层；不进行干燥过程，直接进行第二次湿法刻蚀。本发明中，在第一次刻蚀之后不进行干燥过程直接进行第二次刻蚀，使得正面ONO结构刻蚀暴露的底层氧化层与第一次刻蚀过程中背面ONO结构剥落的氮化物层之间保留一层水膜，因而可以在第二次刻蚀过程中被清洗掉而不会粘连在器件正面上，从而提高器件的性能。

Description

防止ONO结构剥落缺陷的方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种防止ONO结构剥落缺陷的方法。
背景技术
在现有的闪存制程中，如图1所示，在半导体衬底1上依次沉积氧化层501、氮化物层502、氧化层503，形成正面ONO结构5，由于工艺特性，在半导体衬底1的背面会同时形成有结构一致的背面ONO结构6。接着在正面ONO结构5上形成一光阻图形7，刻蚀正面ONO结构5，为了防止过刻蚀，在刻蚀过程中，保留部分的氧化层501。之后，采用湿法刻蚀去除剩余的部分的氧化层501以及光阻图形7。
然而，由于湿法刻蚀过程中，刻蚀的溶液在对正面进行刻蚀时，同时也会刻蚀背面ONO结构6，经过湿法刻蚀处理之后，背面ONO结构6顶层的氧化层603被刻蚀掉，因此，中间的氮化物层602很容易产生剥落而形成在器件的正面，如图1中A所在的部分，经过干燥过程之后，在器件的正面形成的氮化物层剥落缺陷难以去除，影响器件的性能。在现有技术中，通常增加一步清洗的过程清洗该缺陷，但是，增加的清洗过程的清洗效率低于30％，而且，增加工艺步骤影响工艺的产能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种防止ONO结构剥落缺陷的方法。可以改变湿法刻蚀ONO结构去除光阻的工艺步骤，使得背面ONO结构中间的氮化硅层产生的剥落形成在器件正面的缺陷可以被清洗掉。
为解决上述技术问题，本发明提供一种防止ONO结构剥落缺陷的方法，包括：
提供半导体衬底，所述半导体衬底包括正面以及与所述正面相对的背面，所述半导体衬底的正面依次沉积第一底层氧化层、第一氮化物层和第一顶层氧化层，以形成正面ONO结构，所述半导体衬底的背面依次沉积第二底层氧化层、第二氮化物层和第二顶层氧化层，以形成背面ONO结构；
在所述正面ONO结构上制备一光刻图形；
根据所述光刻图形选择性刻蚀所述正面ONO结构，并且保留部分所述第一底层氧化层；
进行第一次湿法刻蚀，刻蚀剩余的部分所述第一底层氧化层以及所述第二顶层氧化层；
进行所述第一次湿法刻蚀之后，不进行干燥过程，直接进行第二次湿法刻蚀，去除所述光刻图形。
可选的，所述第一次刻蚀为氢氟酸溶液湿法刻蚀。
可选的，氢氟酸溶液刻蚀的时间为5min-10min。
可选的，所述第二次刻蚀为浓硫酸和过氧化氢混合溶液的湿法刻蚀。
可选的，所述第二次刻蚀包括两次浓硫酸和过氧化氢混合溶液的湿法刻蚀。
可选的，在所述第一次湿法刻蚀之后以及第二次湿法刻蚀之后分别采用去离子水清洗。
可选的，所述第一底层氧化层和所述第二底层氧化层为氧化硅，所述第一氮化物层和所述第二氮化物层为氮化硅，所述第一顶层氧化层和所述第二顶层氧化层为氧化硅。
可选的，在所述半导体衬底与所述正面ONO结构之间包括有反应层、遂穿氧化层和多晶硅层。
可选的，在所述第二次湿法刻蚀之后还包括一干燥过程。
可选的，采用异丙醇和氮气干燥所述正面ONO结构和所述背面ONO结构。
与现有技术相比，本发明防止ONO结构剥落缺陷的方法具有以下优点：
本发明提供的防止ONO结构剥落缺陷的方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底正面和背面分别沉积正面ONO结构和背面ONO结构；选择性刻蚀所述正面ONO结构，并且保留部分所述正面ONO结构的底层氧化层；进行第一次湿法刻蚀，刻蚀剩余的部分所述正面ONO结构的底层氧化层以及所述背面ONO结构的顶层氧化层；不进行干燥过程，直接进行第二次湿法刻蚀。本发明中，在第一次刻蚀之后不进行干燥过程直接进行第二次刻蚀，使得正面ONO结构刻蚀暴露的底层氧化层与第一次刻蚀过程中背面ONO结构剥落的氮化物层之间保留一层水膜，因而可以在第二次刻蚀过程中被清洗掉而不会粘连在器件正面上，从而提高器件的性能。
附图说明
图1为现有技术中闪存结构中ONO结构的半导体结构的剖面示意图；
图2为本发明的防止ONO结构剥落缺陷的方法流程图；
图3a-图3e为本发明防止ONO结构剥落缺陷各步骤对应的半导体结构的剖面示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的防止ONO结构剥落缺陷的方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供的防止ONO结构剥落缺陷的方法，通过改善湿法刻蚀的工艺条件，即在第一次湿法刻蚀之后接着进行第二次湿法刻蚀，并且增加第一次湿法刻蚀的时间。可以使得剥落的氮化物层与氧化层之间保留一层水膜，氮化物层随着水膜在第二次湿法刻蚀过程中被清洗下来，不会粘连在器件正面，从而消除氮化物层的剥落缺陷。
具体的，结合上述核心思想，本发明提供的防止ONO结构剥落缺陷的方法流程图参考图2所示，以下结合图3a至图3e进行具体说明。
执行步骤S1，参考图3a所示，提供半导体衬底10，所述半导体衬底10包括正面和背面，在所述半导体衬底10上的正面依次沉积反应层(Active area)20、遂穿氧化层(TunnelOxide Window)30和多晶硅层40。所述反应层20用于后续HDP(高密度等离子体)区域的去除，所述遂穿氧化层(Tunnel Oxide Window)30和多晶硅层40形成栅极。之后，在所述多晶硅层40上沉积正面ONO结构50，由于沉积工艺的特性使得在所述半导体衬底10的背面同时形成与正面ONO结构相同的背面ONO结构60。一般的，所述正面ONO结构50包括有依次沉积在所述多晶硅层40上的第一底层氧化层51、第一氮化物层52以及第二顶层氧化层53，所述背面ONO结构60包括有依次沉积在所述半导体衬底10背面的第二底层氧化层61、第二氮化物层62以及第二顶层氧化层63。在本实施例中，所述第一底层氧化层51和所述第二底层氧化层61为氧化硅，所述第一氮化物层52和所述第二氮化物层62为氮化硅，所述第一顶层氧化层53和所述第二顶层氧化层63为氧化硅。
接着，执行步骤S2，在所述正面ONO结构上沉积一光阻图形70，用于刻蚀所述正面ONO结构50的掩膜，
之后，执行步骤S3，参考图3b所示，以所述光阻图形70为图案采用干法刻蚀的方法刻蚀所述正面ONO结构50，参考图图3c所示，形成正面ONO结构50’，刻蚀停止在所述多晶硅层40上。并且保留部分的所述第一底层氧化层51，在干法刻蚀的过程中，由于干法刻蚀过程中的高温的影响使得所述光阻图形70表层形成一氧化层71，所述光阻图形70形成光阻图形70’。
执行步骤S4，参考图3d所示，进行第一次湿法刻蚀，在本发明中，采用氢氟酸进行第一次湿法刻蚀，刻蚀的时间为5min-10min，去除干法刻蚀时保留的部分所述第一底层氧化层51，同时刻蚀去除所述光阻图形70’上的所述氧化层71，形成光阻图形70”，便于在之后第二次湿法刻蚀过程中去除所述光阻图形70”。在进行第一次湿法刻蚀过程中，氢氟酸同时刻蚀所述背面ONO结构60的第二顶层氧化层63，形成背面ONO结构60’，使得所述第二氮化物层62会暴露出来，从而会产生剥落。由于工艺过程中，会连续对一系列晶圆进行同样的工艺处理，使得第二氮化物层62的剥落在湿法刻蚀溶液中，会对后续的晶圆的正面ONO结构50’产生影响，在干法刻蚀暴露出来的第一底层氧化层51上形成缺陷。本发明中，氢氟酸溶液刻蚀的时间从现有的1min增加为5min-10min，相当于把氢氟酸溶液辅助蚀刻的功能改为主蚀刻的功能，使得可以更充分的去除剩余部分的所述第一底层氧化层51，使得在第一次湿法刻蚀过程中，粘在经过干法刻蚀之后剩余部分的所述第一底层氧化层51上的氮化物层的剥落缺陷可以去除。
执行步骤S5，参考图3e，进行第二次湿法刻蚀，采用浓硫酸和过氧化氢的混合溶液进行刻蚀，去除所述光阻图形70”，较佳的，本实施例中，采用两步的浓硫酸和过氧化氢的混合溶液进行刻蚀，使得去除所述光阻图形70”更加充分，两次浓硫酸和过氧化氢混合溶液的刻蚀条件可以相同，也可以不同，只要可以使得所述光阻图形70”都可以被去除即可。
较佳的，本发明还执行步骤S6，经过第二次湿法刻蚀之后，干燥形成的器件的表面，本实施例中，采用异丙醇和氮气的混合气干燥器件表面。
综上所述，本发明提供的防止ONO结构剥落缺陷的方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底正面和背面分别沉积正面ONO结构和背面ONO结构；选择性刻蚀所述正面ONO结构，并且保留部分所述正面ONO结构的底层氧化层；进行第一次湿法刻蚀，刻蚀剩余的部分所述正面ONO结构的底层氧化层以及所述背面ONO结构的顶层氧化层；不进行干燥过程，直接进行第二次湿法刻蚀。本发明中，在第一次刻蚀之后不进行干燥过程直接进行第二次刻蚀，使得正面ONO结构刻蚀暴露的底层氧化层与第一次刻蚀过程中背面ONO结构剥落的氮化物层之间保留一层水膜，因而可以在第二次刻蚀过程中被清洗掉而不会粘连在器件正面上，从而提高器件的性能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种防止ONO结构剥落缺陷的方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底，所述半导体衬底包括正面以及与所述正面相对的背面，所述半导体衬底的正面依次沉积第一底层氧化层、第一氮化物层和第一顶层氧化层，以形成正面ONO结构，所述半导体衬底的背面依次沉积第二底层氧化层、第二氮化物层和第二顶层氧化层，以形成背面ONO结构；
在所述正面ONO结构上制备一光刻图形；
根据所述光刻图形选择性刻蚀所述正面ONO结构，并且保留部分所述第一底层氧化层；
进行第一次湿法刻蚀，刻蚀剩余的部分所述第一底层氧化层以及所述第二顶层氧化层；
进行所述第一次湿法刻蚀之后，不进行干燥过程，直接进行第二次湿法刻蚀，去除所述光刻图形。
2.如权利要求1所述的防止ONO结构剥落缺陷的方法，其特征在于，所述第一次湿法刻蚀为氢氟酸溶液湿法刻蚀。
3.如权利要求2所述的防止ONO结构剥落缺陷的方法，其特征在于，氢氟酸溶液刻蚀的时间为5min-10min。
4.如权利要求3所述的防止ONO结构剥落缺陷的方法，其特征在于，所述第二次湿法刻蚀为浓硫酸和过氧化氢混合溶液的湿法刻蚀。
5.如权利要求4所述的防止ONO结构剥落缺陷的方法，其特征在于，所述第二次湿法刻蚀包括两次浓硫酸和过氧化氢混合溶液的湿法刻蚀。
6.如权利要求5所述的防止ONO结构剥落缺陷的方法，其特征在于，在所述第一次湿法刻蚀之后以及第二次湿法刻蚀之后分别采用去离子水清洗。
7.如权利要求1-6任意一项所述的防止ONO结构剥落缺陷的方法，其特征在于，所述第一底层氧化层和所述第二底层氧化层为氧化硅，所述第一氮化物层和所述第二氮化物层为氮化硅，所述第一顶层氧化层和所述第二顶层氧化层为氧化硅。
8.如权利要求7所述的防止ONO结构剥落缺陷的方法，其特征在于，在所述半导体衬底与所述正面ONO结构之间包括有反应层、遂穿氧化层和多晶硅层。
9.如权利要求1所述的防止ONO结构剥落缺陷的方法，其特征在于，在所述第二次湿法刻蚀之后还包括一干燥过程。
10.如权利要求9所述的防止ONO结构剥落缺陷的方法，其特征在于，采用异丙醇和氮气干燥所述正面ONO结构和所述背面ONO结构。
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