CN115101403A - Sonos存储器的光刻返工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种SONOS存储器的光刻返工方法，包括：提供衬底，所述衬底具有存储区及非存储区，所述衬底上依次形成遂穿氧化层、氮化层及待返工的第一光刻胶层；除去所述第一光刻胶层；在所述氮化层上形成阻挡氧化层；在所述阻挡氧化层上形成第二光刻胶层；以所述第二光刻胶层为掩膜除去所述非存储区上的所述阻挡氧化层及所述氮化层；除去所述第二光刻胶层；同步除去剩余的所述阻挡氧化层及所述非存储区上的遂穿氧化层。在所述第二光刻胶形成之前在所述氮化层上形成所述阻挡氧化层，解决光刻返工后氮化层与第二光刻胶层之间粘附性差的问题，避免后续刻蚀过程中光刻胶剥落对氮化层造成的侧向钻蚀。

Description

SONOS存储器的光刻返工方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种SONOS存储器的光刻返工方法。
背景技术
SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon，硅衬底-遂穿氧化层-氮化层-栅极氧化层-多晶硅)存储器是一种利用氮化层存储电荷的电荷陷阱型存储器，具有单元尺寸小、操作电压低且与COMS工艺兼容等优点，SONOS存储器问世后不断推动存储器向微型化、大容量、低成本的方向发展。
SONOS存储器具有存储区及非存储区，在SONOS存储器的制备过程中，一般会在衬底上先形成遂穿氧化层及氮化层，通过光刻及刻蚀等工艺将非存储区上的遂穿氧化层及氮化层去除，然后再进行后续膜层的形成。图1～3为一种SONOS存储器制备方法相应步骤对应的结构示意图，如图1所示，衬底具有存储区a和非存储区b，且所述衬底200上依次形成有堆叠的遂穿氧化层202、氮化层203及第一光刻胶层204，在所述第一光刻胶204的曝光及显影过程中，由于机台误差等因素可能会导致所述第一光刻胶层204的关键尺寸(CD)或与机台之间的套刻精度不满足工艺需求，此时就需要对第一光刻胶层204进行剥胶返工，然后重新进行涂胶及光刻。
如图2与图3所示，除去所述第一光刻胶层204，然后在所述存储区a的所述氮化层203上重新形成第二光刻胶层205，并以所述第二光刻胶层205为掩膜刻蚀除去所述非存储区b上的所述氮化层203及所述遂穿氧化层202。具体的，采用干法灰化工艺除去所述第一光刻胶层204，然后采用硫酸等化学溶液进一步清洗所述衬底200，以除去所述氮化层203表面残余的所述第一光刻胶层204及干法灰化过程中产生的聚合物。由于硫酸具有较强的吸水性及腐蚀性，在清洗过程中硫酸溶液会改变所述氮化层203表面的性质，此外，虽然硫酸清洗后会对所述衬底200进行清水冲洗等步骤，但仍不可避免有部分硫酸溶液残留在所述氮化层203上，导致所述氮化层203与所述第二光刻胶层205之间的粘附性变差。为了保证所述非存储区b上的所述氮化层203及所述遂穿氧化层202刻蚀干净，一般会采用湿刻蚀工艺，且刻蚀时间较长，在刻蚀过程中所述第二光刻胶层205长时间浸泡在湿法腐蚀液中，所述氮化层203与所述第二光刻胶层205之间的粘附性进一步变差，导致湿法腐蚀液对所述存储区a边缘区域的氮化层203产生侧向钻蚀，影响SONOS存储器的性能，且随着半导体器件尺寸的不断缩小，侧向钻蚀导致的存储器失效概率进一步提高，严重影响产品良率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种SONOS存储器的光刻返工方法，以解决现有的光刻返工过程中光刻胶与氮化层之间粘附性变差导致的侧向钻蚀的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种SONOS存储器的光刻返工方法，包括：
提供衬底，所述衬底具有存储区及非存储区，所述衬底上依次形成遂穿氧化层、氮化层及待返工的第一光刻胶层；
除去所述第一光刻胶层；
在所述氮化层上形成阻挡氧化层；
在所述阻挡氧化层上形成第二光刻胶层；
以所述第二光刻胶层为掩模除去所述非存储区上的所述阻挡氧化层及所述氮化层；
除去所述第二光刻胶层；
同步除去剩余的所述阻挡氧化层及所述非存储区上的所述遂穿氧化层。
可选的，除去所述第一光刻胶层的步骤包括：
对所述第一光刻胶层进行干法灰化工艺，以除去所述第一光刻胶层；
采用硫酸对所述衬底进行清洗。
可选的，以所述第二光刻胶层为掩模除去所述非存储区上的所述阻挡氧化层及所述氮化层的步骤包括：
采用干法刻蚀工艺除去所述非存储区上的所述阻挡氧化层；
采用第一湿法刻蚀工艺除去所述非存储区上的所述氮化层。
可选的，所述第一湿法刻蚀工艺采用的刻蚀剂为磷酸。
可选的，所述阻挡氧化层的厚度为所述遂穿氧化层厚度的0.5～1.5倍。
可选的，采用第二湿法刻蚀工艺同步除去剩余的所述阻挡氧化层及所述非存储区上的遂穿氧化层。
可选的，所述第二湿法刻蚀工艺采用的刻蚀剂为氢氟酸。
可选的，除去所述第二光刻胶层的步骤包括：
对所述第二光刻胶层进行干法灰化工艺，以除去所述第二光刻胶层；
采用硫酸对所述衬底进行清洗。
可选的，同步除去剩余的所述阻挡氧化层及所述非存储区上的遂穿氧化层之后还包括：
在所述衬底上形成栅极氧化层，所述栅极氧化层覆盖所述氮化层及所述非存储区的所述衬底。
可选的，所述存储区的所述衬底的上表面高度低于所述非存储区的所述衬底的上表面高度。
本发明实施例提供了一种SONOS存储器的光刻返工方法，包括：提供衬底，所述衬底具有存储区及非存储区，所述衬底上依次形成遂穿氧化层、氮化层及待返工的第一光刻胶层；除去所述第一光刻胶层；在所述氮化层上形成阻挡氧化层；在所述阻挡氧化层上形成第二光刻胶层；以所述第二光刻胶层为掩膜除去所述非存储区上的所述阻挡氧化层及所述氮化层；除去所述第二光刻胶层；同步除去剩余的所述阻挡氧化层及所述非存储区上的遂穿氧化层。通过在光刻返工过程中在所述氮化层上形成所述阻挡氧化层，保证所述阻挡氧化层与所述第二光刻胶层及所述氮化层之间均具有良好的粘附性，解决了去除所述第一光刻胶层后，所述氮化层与所述第二光刻胶层之间粘附性变差的问题，有效避免后续刻蚀过程中由于粘附性降低导致的所述存储区边缘的所述第二光刻胶层剥落及对所述氮化层造成的侧向钻蚀的问题，保证所述SONOS存储器的性能及产品良率。
附图说明
图1～3为一种SONOS存储器的光刻返工方法相应步骤对应的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种SONOS存储器的光刻返工方法的流程图；
图5～13为发明实施例提供的一种SONOS存储器的光刻返工方法相应步骤对应的结构示意图；
其中，附图标记为：
A、a-存储区；B、b-非存储区；
100、200-衬底；101、201-浅槽隔离结构；102、202-遂穿氧化层；103、203-氮化层；104、204-第一光刻胶层；105-阻挡氧化层；106-第二光刻胶层；107-栅极氧化层。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，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。
在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些文本未描述的其它步骤可被添加到该方法。
图4为本实施例提供的一种SONOS存储器的光刻返工方法的流程图，如图4所示，所述SONOS存储器的光刻返工方法包括：
步骤S1：提供衬底，所述衬底具有存储区及非存储区，所述衬底上依次形成遂穿氧化层、氮化层及待返工的第一光刻胶层；
步骤S2：除去所述第一光刻胶层；
步骤S3：在所述氮化层上形成阻挡氧化层；
步骤S4：在所述阻挡氧化层上形成第二光刻胶层；
步骤S5：以所述第二光刻胶层为掩模除去所述非存储区上的所述阻挡氧化层及所述氮化层；
步骤S6：除去所述第二光刻胶层；
步骤S7：同步除去剩余的所述阻挡氧化层及所述非存储区上的遂穿氧化层。
图5～13为本实施例提供的一种SONOS存储器的光刻返工方法相应步骤对应的结构示意图，接下来，将结合图5至图13对所述SONOS存储器的光刻返工方法进行详细说明。
如图5所示，提供衬底100，所述衬底100具有存储区A及非存储区B，所述非存储区B包括选择区及外围逻辑区，所述选择区与所述外围逻辑区之间的所述衬底100内具有浅槽隔离结构101；所述衬底100上依次形成堆叠的遂穿氧化层102、氮化层103及待返工的第一光刻胶层104，所述遂穿氧化层102覆盖所述衬底100，所述氮化层103覆盖所述遂穿氧化层102，所述第一光刻胶层104覆盖所述存储区A上的所述氮化层103。所述第一光刻胶层104在进行曝光及显影等工艺的过程中，由于机台误差等因素，产生了关键尺寸的误差或与机台之间的套刻精度不满足工艺要求等问题，因此需要对所述第一光刻胶层104进行剥胶，以进行光刻返工。
其中，所述存储区A的所述衬底100的上表面高度低于所述非存储区B的所述衬底100的上表面高度，以减少所述氮化层103与所述非存储区B的所述衬底100之间的高度差。
如图6所示，除去所述第一光刻胶层104。具体的，首先对所述第一光刻胶层104进行干法灰化工艺，以除去所述第一光刻胶层104，但所述第一光刻胶层104在干法灰化工艺过程中会产生部分难以除去的聚合物，所述聚合物粘附在所述氮化层103的表面，因此干法灰化工艺后还需要对所述衬底100进行进一步的清洗，一般会选择腐蚀性较强的酸性溶液(如硫酸溶液)作为清洗剂去除残余的所述第一光刻胶层104及所述聚合物，以保证所述氮化层103的表面清洁。
除去所述第一光刻胶层104后还会对所述衬底100进行清水清洗，以清除残余的硫酸溶液。但由于硫酸具有较强的脱水性且难挥发，清水清洗后仍会有部分硫酸残留在所述氮化层103的表面，影响所述氮化层103与后续膜层之间的粘附性；且在使用硫酸溶液清洗所述氮化层103表面所述聚合物的过程中，所述氮化层103与所述硫酸溶液缓慢反应，在所述氮化层103的表面形成与所述氮化层103性质不同的膜层，进一步影响所述氮化层103与光刻胶之间的粘附性。
如图7～8所示，在所述氮化层103上形成阻挡氧化层105，所述阻挡氧化层105覆盖所述氮化层103，其中，采用化学气相沉积工艺形成所述阻挡氧化层105，使所述阻挡氧化层105与所述氮化层103之间具有良好的粘附性，所述阻挡氧化层105的厚度为所述遂穿氧化层102厚度的0.5～1.5倍。
进一步地，在所述阻挡氧化层105上旋涂第二光刻胶层106，并对所述第二光刻胶层106进行曝光及显影工艺，形成的图形化的所述第二光刻胶层106覆盖所述存储区A上的所述阻挡氧化层105。所述第二光刻胶层106与所述阻挡氧化层105之间具有良好的粘附性。
如图9～10所示，以所述第二光刻胶层106为掩膜，依次刻蚀除去所述非存储区B上的所述阻挡氧化层105及所述氮化层103，直至露出所述遂穿氧化层102。
具体的，通过干法刻蚀工艺刻蚀所述阻挡氧化层105，然后通过所述第一湿法刻蚀工艺刻蚀所述氮化层103。由于所述干法刻蚀工艺具有各向异性的特性，可以在除去所述非存储区B上的所述阻挡氧化层105的同时，避免刻蚀过程中对所述存储区A的所述阻挡氧化层105产生的侧向钻蚀。但在使用干法刻蚀工艺刻蚀所述阻挡氧化层105的过程中，部分所述非存储区B上的所述氮化层103也会被干法刻蚀工艺影响，导致所述氮化层103的厚度不均匀，若此时继续采用干法刻蚀工艺刻蚀所述氮化层103，可能会对所述衬底100造成损伤，因此本实施例中采用第一湿法工艺刻蚀所述氮化层103；所述第一湿法工艺采用的刻蚀剂为磷酸，由于磷酸为弱酸，且磷酸与所述氮化层103反应但不与所述遂穿氧化层102反应，使用磷酸刻蚀所述氮化层103在保证将所述氮化层103清除干净的同时，可以防止刻蚀剂侵蚀所述氮化层103下方的所述遂穿氧化层102，进而防止所述衬底100受损。
如图11所示，除去所述第二光刻胶层106，先对所述第二光刻胶层106进行干法灰化工艺，然后使用硫酸溶液清洗残余的所述第二光刻胶层106及干法灰化工艺过程中产生的聚合物。由于所述第二光刻胶层106下方为阻挡氧化层105，硫酸清洗过程中不会对所述氮化层103造成损伤，较好的保护了所述氮化层103。
如图12所示，同步去除剩余的所述阻挡氧化层105及所述非存储区B上的遂穿氧化层102，由于所述阻挡氧化层105与所述遂穿氧化层102之间的厚度差值较小，所述阻挡氧化层105与所述遂穿氧化层102可以在基本相同的刻蚀时间内被同步去除，一步刻蚀除去两个膜层以减少工艺步骤，同时较短的刻蚀时间也可以减少刻蚀过程中对所述阻挡氧化层105下的所述氮化层103的侵蚀。
此外，采用第二湿刻蚀工艺去除所述阻挡氧化层105及所述遂穿氧化层102，且所述第二湿刻蚀工艺采用的刻蚀剂为氢氟酸。氢氟酸对于氧化硅和氮化硅具有良好的选择性，在去除所述阻挡氧化层105及所述遂穿氧化层102过程中，尽量减少对所述氮化层103的损伤，保证SONOS存储器的性能。
如图13所示，在所述衬底100上形成栅极氧化层107，所述栅极氧化层107覆盖所述氮化层103及所述非存储区B的所述衬底100，所述存储区A上的所述遂穿氧化层102、所述氮化层103及所述栅极氧化层107构成ONO层。
综上，本发明实施例提供了一种SONOS存储器的光刻返工方法，包括：提供衬底100，所述衬底100具有存储区A及非存储区B，所述衬底100依次上形成遂穿氧化层102、氮化层103及待返工的第一光刻胶层104；除去所述第一光刻胶层104；在所述氮化层103上形成阻挡氧化层105；在所述阻挡氧化层105上形成第二光刻胶层106；以所述第二光刻胶层为掩膜除去所述非存储区B上的所述阻挡氧化层105及所述氮化层103；除去所述第二光刻胶层106；同步除去剩余的所述阻挡氧化层105及所述非存储区B上的遂穿氧化层102。通过在光刻返工过程中在所述氮化层103上形成所述阻挡氧化层105，保证所述阻挡氧化层105与所述第二光刻胶层104及所述氮化层103之间均具有良好的粘附性，解决了去除所述第一光刻胶层104后，所述氮化层103与所述第二光刻胶层106之间粘附性变差的问题，有效避免后续刻蚀过程中由于粘附性降低导致的所述存储区A边缘的所述第二光刻胶层106剥落及对所述氮化层103造成的侧向钻蚀的问题，保证所述SONOS存储器的性能及产品良率。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种SONOS存储器的光刻返工方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底具有存储区及非存储区，所述衬底上依次形成遂穿氧化层、氮化层及待返工的第一光刻胶层；
除去所述第一光刻胶层；
在所述氮化层上形成阻挡氧化层；
在所述阻挡氧化层上形成第二光刻胶层；
以所述第二光刻胶层为掩模除去所述非存储区上的所述阻挡氧化层及所述氮化层；
除去所述第二光刻胶层；
同步除去剩余的所述阻挡氧化层及所述非存储区上的所述遂穿氧化层。
2.如权利要求1所述的SONOS存储器的光刻返工方法，其特征在于，除去所述第一光刻胶层的步骤包括：
对所述第一光刻胶层进行干法灰化工艺，以除去所述第一光刻胶层；
采用硫酸对所述衬底进行清洗。
3.如权利要求1所述的SONOS存储器的光刻返工方法，其特征在于，以所述第二光刻胶层为掩模除去所述非存储区上的所述阻挡氧化层及所述氮化层的步骤包括：
采用干法刻蚀工艺除去所述非存储区上的所述阻挡氧化层；
采用第一湿法刻蚀工艺除去所述非存储区上的所述氮化层。
4.如权利要求3所述的SONOS存储器的光刻返工方法，其特征在于，所述第一湿法刻蚀工艺采用的刻蚀剂为磷酸。
5.如权利要求1所述的SONOS存储器的光刻返工方法，其特征在于，所述阻挡氧化层的厚度为所述遂穿氧化层厚度的0.5～1.5倍。
6.如权利要求1或5所述的SONOS存储器的光刻返工方法，其特征在于，采用第二湿法刻蚀工艺同步除去剩余的所述阻挡氧化层及所述非存储区上的遂穿氧化层。
7.如权利要求6所述的SONOS存储器的光刻返工方法，其特征在于，所述第二湿法刻蚀工艺采用的刻蚀剂为氢氟酸。
8.如权利要求1所述的SONOS存储器的光刻返工方法，其特征在于，除去所述第二光刻胶层的步骤包括：
对所述第二光刻胶层进行干法灰化工艺，以除去所述第二光刻胶层；
采用硫酸对所述衬底进行清洗。
9.如权利要求1所述的SONOS存储器的光刻返工方法，其特征在于，同步除去剩余的所述阻挡氧化层及所述非存储区上的遂穿氧化层之后，还包括：
在所述衬底上形成栅极氧化层，所述栅极氧化层覆盖所述氮化层及所述非存储区的所述衬底。
10.如权利要求1所述的SONOS存储器的光刻返工方法，其特征在于，所述存储区的所述衬底的上表面低于所述非存储区的所述衬底的上表面。
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