CN106298789A - Sonos闪存存储器的制造方法 - Google Patents

Sonos闪存存储器的制造方法 Download PDF

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李伟峰
王雷
张可钢
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Abstract

本发明公开了一种SONOS闪存存储器的制造方法，其包括如下工艺步骤:在衬底上生长选择管栅氧化层，然后淀积选择管多晶硅；刻蚀选择管多晶硅形成多对选择管多晶硅栅；在同一对选择管多晶硅栅之间的硅衬底上进行选择管接触孔轻掺杂注入；形成选择管多晶硅栅侧墙；在同一对选择管多晶硅栅的侧墙之间进行选择管接触孔重掺杂注入；在硅片上依次淀积ONO层及第一氧化层；刻蚀去除不在同一对选择管多晶硅栅侧墙之间的第一氧化层；生长第二氧化层并淀积存储管多晶硅；刻蚀存储管多晶硅在两对选择管多晶硅栅之间形成一对存储管多晶硅栅。本发明的SONOS闪存存储器的制造方法，能减小SONOS闪存存储器的存储阵列的面积，并且制造工艺简单。

Description

SONOS闪存存储器的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体技术，特别涉及一种SONOS(多晶硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-多晶硅，又称非易失性存储器)闪存存储器的制造方法。
背景技术
传统的SONOS闪存存储器的结构如图1所示，0N0(氧化硅-氮化硅-氧化硅)层和多晶硅栅组成存储管，中压氧化层和多晶硅栅组成选择管。这种结构的存储单元的缺点是结构不够紧凑，面积较大。
图1结构的SONOS闪存存储器的工艺实现流程一般采用如下步骤：
(1)形成隔离区和有源区；
(2)中低压阱以及阈值电压调整等离子注入，在硅衬底l上全面沉积氧化层2，如图2所示；
(3)存储管区域的离子注入和氧化层2去除，如图3所示；
(4)存储管区域0N0层3淀积，如图4所示；
(5)非存储管区域0N0层3光刻以及刻蚀，如图5所示；
(6)在非存储管区域生长中压氧化层4如图6所示；
(7)去除低压区域的中压氧化层4(同时可对低压氧化层区域进行离子注入)，如图7所示；
(8)在低压区域生长低压氧化层5，如图8所示；
(9)多晶硅栅6的淀积和掺杂，如图9所示；
(10)淀积氮化硅7，如图10所示；
(11)多晶硅栅6的光刻和刻蚀，如图11所示；
(12)多晶硅栅6的再氧化，形成多晶硅栅6的侧壁氧化层8，如图12所示；
(13)各种器件的轻掺杂漏的注入，形成轻掺杂漏区9，如图13所示；
(14)氮化硅侧墙10的淀积和刻蚀，如图14所示；
(15)多晶硅栅上接触孔区域的氮化硅去除，如图15所示；
(16)阻挡氧化层11生长，如图16所示；
(17)源漏注入，形成源漏注入区12，如图17所示；
(18)阻挡氧化层11去除，如图18所示。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种SONOS闪存存储器的制造方法，能减小SONOS闪存存储器的存储阵列的面积，并且制造工艺简单。
为解决上述技术问题，本发明提供的SONOS闪存存储器的制造方法，其包括如下工艺步骤:
一.在衬底上生长选择管栅氧化层，然后淀积选择管多晶硅；
二.光刻刻蚀选择管多晶硅，形成多对选择管多晶硅栅；同一对选择管多晶硅栅的间距小于相邻两对选择管多晶硅栅的间距；
三.在同一对选择管多晶硅栅之间的硅衬底上进行选择管接触孔轻掺杂注入；
四.在硅片上淀积第一层氮化硅，然后光刻刻蚀，仅保留选择管多晶硅栅侧面的第一层氮化硅作为选择管多晶硅栅侧墙；
五.在同一对选择管多晶硅栅的侧墙之间进行选择管接触孔重掺杂注入，然后去光刻胶；
六.在硅片上依次淀积ONO层及第一氧化层；
七.光刻刻蚀第一氧化层，仅保留同一对选择管多晶硅栅侧墙之间的第一氧化层；
八.在硅片上生长第二氧化层；
九.在硅片上淀积存储管多晶硅；
十.光刻刻蚀存储管多晶硅，仅保留相邻两对选择管多晶硅栅之间的存储管多晶硅，并且两对选择管多晶硅栅之间的存储管多晶硅中间部分刻蚀去除形成相间隔的一对存储管多晶硅栅，然后在同一对存储管多晶硅栅的间隔处的衬底中进行存储管接触孔轻掺杂注入；
十一.在硅片上淀积第二层氮化硅；
十二.光刻刻蚀第二层氮化硅，只保留存储管多晶硅栅顶面及侧面的第二层氮化硅，然后在同一对存储管多晶硅栅的间隔处的衬底中进行存储管接触孔重掺杂注入；
十三.在硅片上淀积层间氧化层，然后进行化学机械抛光；
十四.光刻刻蚀，在同一对存储管多晶硅栅的间隔处形成连通至衬底的存储管接触孔，在同一对选择管多晶硅栅的间隔处形成连通至衬底的选择管接触孔；
十五.进行后续工艺，完成SONOS闪存存储器的制造。
较佳的，步骤十四中，先光刻刻蚀在同一对存储管多晶硅栅的间隔处形成连通至衬底的存储管接触孔，然后再光刻刻蚀在同一对选择管多晶硅栅的间隔处形成连通至衬底的选择管接触孔。
较佳的，步骤十五中，先在硅片上淀积钨并进行钨的化学机械抛光，形成金属存储管接触柱及选择管接触柱；然后进行后续工艺，完成SONOS闪存存储器的制造。
较佳的，步骤一中，选择管栅氧化层生长厚度为
较佳的，步骤一中，选择管多晶硅淀积厚度为
较佳的，步骤四中，第一层氮化硅淀积厚度为
较佳的，步骤六中，ONO层淀积，从下到上：氧化硅:氮化硅: 氧化硅:
较佳的，步骤六中，第一氧化层淀积厚度为
较佳的，步骤九中，存储管多晶硅的淀积厚度为
较佳的，步骤十一中，第二层氮化硅的淀积厚度为
较佳的，步骤十三中，层间氧化层淀积厚度为
较佳的，步骤十三中，层间氧化层进行化学机械抛光的残余厚度为
较佳的，步骤二中，相邻两对选择管多晶硅栅的间距大于同一对选择管多晶硅栅的间距的2倍。
本发明的SONOS闪存存储器的制造方法，其制造的SONOS闪存存储器，相邻两个存储单元背靠背放置，两个存储管共用一个接触孔，两个选择管共用一个接触孔，能够大大的减少存储阵列的的面积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是传统的SONOS闪存存储器结构示意图；
图2到图18是传统的SONOS闪存存储器的制造工艺流程图；
图19到图34是本发明的SONOS闪存存储器制造方法一实施例工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
SONOS闪存存储器的制造方法，其主要包括如下工艺步骤:
一.在衬底1上生长选择管栅氧化层2，然后淀积选择管多晶硅3，如图19所示；
二.光刻刻蚀选择管多晶硅3，形成多对选择管多晶硅栅；同一对选择管多晶硅栅的间离小于相邻两对选择管多晶硅栅的间距，如图20所示；
三.在同一对选择管多晶硅栅之间的硅衬底1上进行选择管接触孔轻掺杂4注入，如图21所示；
四.在硅片上淀积第一层氮化硅6，然后光刻刻蚀，仅保留选择管多晶硅栅侧面的第一层氮化硅6作为选择管多晶硅栅侧墙，如图22所示；
五.在同一对选择管多晶硅栅的侧墙之间，进行选择管接触孔重掺杂5注入，然后去光刻胶，如图23所示；
六.在硅片上依次淀积ONO(氧化硅-氮化硅-氧化硅)层7及第一氧化层14-1，如图24所示；
七.光刻刻蚀第一氧化层14-1，仅保留同一对选择管多晶硅栅侧墙之间的第一氧化层14-1，如图25所示；
八.在硅片上生长第二氧化层14-2，如图26所示；
九.在硅片上淀积存储管多晶硅8，如图27所示；
十.光刻刻蚀存储管多晶硅8，仅保留相邻两对选择管多晶硅栅之间的存储管多晶硅8，并且两对选择管多晶硅栅之间的存储管多晶硅8中间部分刻蚀去除形成相间隔的一对存储管多晶硅栅，然后在同一对存储管多晶硅栅的间隔处的衬底中进行存储管接触孔轻掺杂15注入，如图28所示；
十一.在硅片上淀积第二层氮化硅16，如图29所示；
十二.光刻刻蚀第二层氮化硅16，只保留存储管多晶硅栅顶面及侧面的第二层氮化硅16，然后在同一对存储管多晶硅栅的间隔处的衬底中进行存储管接触孔重掺杂17注入，如图30所示；
十三.在硅片上淀积层间氧化层14-3，然后进行化学机械抛光，如图31所示；
十四.光刻刻蚀，在同一对存储管多晶硅栅的间隔处形成连通至衬底1的存储管接触孔12(如图32所示)，在同一对选择管多晶硅栅的间隔处形成连通至衬底1的选择管接触孔13(如图33所示)；
十五.进行后续工艺，完成SONOS闪存存储器的制造。
较佳的，步骤十四中，先光刻刻蚀在同一对存储管多晶硅栅的间隔处形成连通至衬底的存储管接触孔12，然后再光刻刻蚀在同一对选择管多晶硅栅的间隔处形成连通至衬底的选择管接触孔13。
较佳的，步骤十五中，先在硅片上淀积钨并进行钨的化学机械抛光，形成金属存储管接触柱及选择管接触柱，如图34所示；然后进行后续工艺，完成SONOS闪存存储器的制造。
较佳的，步骤一中，选择管栅氧化层2生长厚度约选择管多晶硅3淀积厚度约
较佳的，步骤四中，第一层氮化硅淀积厚度约
较佳的，步骤六中，ONO层淀积，从下到上：氧化硅(oxide):氮化硅(nitride):氧化硅(oxide):第一氧化层淀积厚度约
较佳的，步骤九中，存储管多晶硅8的淀积厚度约
较佳的，步骤十一中，第二层氮化硅的淀积厚度约
较佳的，步骤十三中，层间氧化层14-3淀积厚度约层间氧化层进行化学机械抛光的残余厚度约
较佳的，步骤二中，相邻两对选择管多晶硅栅的间距大于同一对选择管多晶硅栅的间距的2倍。
实施例一的SONOS闪存存储器的制造方法，其制造的SONOS闪存存储器结构如图34，该结构的SONOS闪存存储器，相邻两个存储单元背靠背放置，两个存储管共用一个接触孔12，两个选择管共用一个接触孔13，能够大大的减少存储阵列的的面积，如果用0.13um节点的设计规则，每位存储单元的面积可以做到0.18平方微米左右。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种SONOS闪存存储器的制造方法，其特征在于，包括如下工艺步骤:
一.在衬底上生长选择管栅氧化层，然后淀积选择管多晶硅；
二.光刻刻蚀选择管多晶硅，形成多对选择管多晶硅栅；同一对选择管多晶硅栅的间距小于相邻两对选择管多晶硅栅的间距；
三.在同一对选择管多晶硅栅之间的硅衬底上进行选择管接触孔轻掺杂注入；
四.在硅片上淀积第一层氮化硅，然后光刻刻蚀，仅保留选择管多晶硅栅侧面的第一层氮化硅作为选择管多晶硅栅侧墙；
五.在同一对选择管多晶硅栅的侧墙之间进行选择管接触孔重掺杂注入，然后去光刻胶；
六.在硅片上依次淀积ONO层及第一氧化层；
七.光刻刻蚀第一氧化层，仅保留同一对选择管多晶硅栅侧墙之间的第一氧化层；
八.在硅片上生长第二氧化层；
九.在硅片上淀积存储管多晶硅；
十.光刻刻蚀存储管多晶硅，仅保留相邻两对选择管多晶硅栅之间的存储管多晶硅，并且两对选择管多晶硅栅之间的存储管多晶硅中间部分刻蚀去除形成相间隔的一对存储管多晶硅栅，然后在同一对存储管多晶硅栅的间隔处的衬底中进行存储管接触孔轻掺杂注入；
十一.在硅片上淀积第二层氮化硅；
十二.光刻刻蚀第二层氮化硅，只保留存储管多晶硅栅顶面及侧面的第二层氮化硅，然后在同一对存储管多晶硅栅的间隔处的衬底中进行存储管接触孔重掺杂注入；
十三.在硅片上淀积层间氧化层，然后进行化学机械抛光；
十四.光刻刻蚀，在同一对存储管多晶硅栅的间隔处形成连通至衬底的存储管接触孔，在同一对选择管多晶硅栅的间隔处形成连通至衬底的选择管接触孔；
十五.进行后续工艺，完成SONOS闪存存储器的制造。
2.根据权利要求1所述的SONOS闪存存储器的制造方法，其特征在于，
步骤十四中，先光刻刻蚀在同一对存储管多晶硅栅的间隔处形成连通至衬底的存储管接触孔，然后再光刻刻蚀在同一对选择管多晶硅栅的间隔处形成连通至衬底的选择管接触孔。
3.根据权利要求1所述的SONOS闪存存储器的制造方法，其特征在于，
步骤十五中，先在硅片上淀积钨并进行钨的化学机械抛光，形成金属存储管接触柱及选择管接触柱；然后进行后续工艺，完成SONOS闪存存储器的制造。
4.根据权利要求1所述的SONOS闪存存储器的制造方法，其特征在于，
步骤一中，选择管栅氧化层生长厚度为
5.根据权利要求1所述的SONOS闪存存储器的制造方法，其特征在于，
步骤一中，选择管多晶硅淀积厚度为
6.根据权利要求1所述的SONOS闪存存储器的制造方法，其特征在于，
步骤四中，第一层氮化硅淀积厚度为
7.根据权利要求1所述的SONOS闪存存储器的制造方法，其特征在于，
步骤六中，ONO层淀积，从下到上：氧化硅:氮化硅:氧化硅:
8.根据权利要求1所述的SONOS闪存存储器的制造方法，其特征在于，
步骤六中，第一氧化层淀积厚度为
9.根据权利要求1所述的SONOS闪存存储器的制造方法，其特征在于，
步骤九中，存储管多晶硅的淀积厚度为
10.根据权利要求1所述的SONOS闪存存储器的制造方法，其特征在于，
步骤十一中，第二层氮化硅的淀积厚度为
11.根据权利要求1所述的SONOS闪存存储器的制造方法，其特征在于，
步骤十三中，层间氧化层淀积厚度为
12.根据权利要求1所述的SONOS闪存存储器的制造方法，其特征在于，
步骤十三中，层间氧化层进行化学机械抛光的残余厚度为
13.根据权利要求1所述的SONOS闪存存储器的制造方法，其特征在于，
步骤二中，相邻两对选择管多晶硅栅的间距大于同一对选择管多晶硅栅的间距的2倍。
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