專利名稱：Ono結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及其制造方法，尤其涉及一種快閃存單元結(jié)構(gòu)(Flash Memory Cells)中的氧化物-氮化物-氧化物(Oxide-nitride-oxide, 0N0)電介質(zhì)(Dielectric)及其制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體存儲產(chǎn)品通常包含一存儲矩陣(Memory array),其中包括矩陣排列的存儲單元。半導(dǎo)體器件其中的一種類型是快閃存儲元件，其中包括快閃存儲單元，每一快閃存儲單元包括一存儲電荷的浮柵(Floating-gate)電極,而此電荷由浮柵電極底下的一道新區(qū)域所提供，而此浮柵電極通常包含一存儲電荷的電介質(zhì)，在浮柵電極中常見的節(jié)電結(jié)構(gòu)為氧化物-氮化物-氧化物(0N0)結(jié)構(gòu)。這種形式的結(jié)構(gòu)在決定快閃存儲元件的操作特性(Operating Characteristic)及可靠性(Reliability)上舉足輕重。舉例來說，高品質(zhì)的0N0電介質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)該提供如低缺陷密度(Defect Density)、長的故障平均時間(Mean time to failure)以及高電荷保持性能(Retention Capability)。對于Flash產(chǎn)品，隨著器件特性尺寸的不斷縮小，傳統(tǒng)的平面0N0結(jié)構(gòu)用來存儲電荷的面積也會相應(yīng)地變小并使得總存儲電荷降低。由于總存儲電荷的銳減，F(xiàn)lash的數(shù)據(jù)讀取難度將大幅增加。另外，F(xiàn)lash器件的重要性能參數(shù)中的保留時間(Retention time)也會被大幅度的降低。因此需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)在器件特性尺寸縮小的情況下維持電荷存儲區(qū)面積的結(jié)構(gòu)及制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)在器件特性尺寸縮小的情況下維持電荷存儲區(qū)面積的結(jié)構(gòu)及制造方法。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種0N0結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟提供一半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底中具有包括有源區(qū)和淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)頂端高于所述有源區(qū)的頂端；在所述半導(dǎo)體襯底表面依次形成下層氧化層、中層氮化層、犧牲氧化層和阻隔層，覆蓋所述源區(qū)和所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；進(jìn)行干法刻蝕工藝，停止于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)頂端；去除所述阻隔層和犧牲氧化層；沉積上層氧化層，從而形成呈“U”形的0N0結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)頂端高于所述有源區(qū)頂端，高度差大于400人。進(jìn)一步的，所述下層氧化層采用原位蒸汽制作法或爐管熱氧化法形成。進(jìn)一步的，所述中層氮化層采用爐管熱氧化法形成。、
進(jìn)一步的，所述阻隔層為底部抗反射涂層。本發(fā)明提供一種ONO結(jié)構(gòu)，位于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)之間的有源區(qū)上方，其特征在于，所述ONO結(jié)構(gòu)包括下層氧化層、中層氮化層和上層氧化層，所述ONO結(jié)構(gòu)呈”U”形，覆蓋于所述源區(qū)上方及所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。綜上所述，本發(fā)明所述ONO結(jié)構(gòu)形成于所述有源區(qū)上方以及所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁，形成U字形結(jié)構(gòu)，大大增加了 ONO結(jié)構(gòu)的面積，則在同等面積大小條件下，增大ONO的面積，進(jìn)而擴(kuò)大了電荷存儲區(qū)的面積，從而大大提高了存儲能力。


圖I為本發(fā)明所述ONO結(jié)構(gòu)制造方法的簡要流程示意圖。圖2 圖5為本發(fā)明中所述ONO結(jié)構(gòu)制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實(shí)例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定。本發(fā)明的核心思想是形成一種“U”字形的ONO結(jié)構(gòu)，覆蓋于所述有源區(qū)上方及所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁，從而達(dá)到增加了 ONO結(jié)構(gòu)的表面積，提高存儲能力的目的。圖I為本發(fā)明所述ONO結(jié)構(gòu)制造方法的簡要流程示意圖，圖2 圖5為本發(fā)明中所述ONO結(jié)構(gòu)制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。請結(jié)合圖I至圖5，本發(fā)明提供的ONO結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟SOl :提供一半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100包括淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101和有源區(qū)102，其中有源區(qū)102位于相鄰的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101之間的半導(dǎo)體襯底100中。其中，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101頂端高于所述有源區(qū)102的頂端，則后續(xù)形成的ONO結(jié)構(gòu)能夠沉積在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的側(cè)壁。在本實(shí)施例，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的形成過程如下首先，在半導(dǎo)體襯底100表面依次形成襯墊氧化層103和襯墊氮化層(未圖示)；接著，利用光刻工藝在預(yù)設(shè)區(qū)域開辟窗口，刻蝕形成溝槽，在所述半導(dǎo)體襯底100上沉積介電材質(zhì)以填充所述溝槽，在本實(shí)施例中所述介電材質(zhì)為氧化硅，可通過高密度等離子化學(xué)氣相沉積法形成(HDPCVD)；接下來，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，停止于所述襯墊氮化層，利用濕法刻蝕去除所述襯墊氮化層，從而形成如圖2所示的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101。其中較佳的，所述襯墊氮化層的厚度在600人 800人之間，所述有源區(qū)102的厚度在400人 600人之間，從而確保在沉積工藝及研磨工藝中的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101高于所述有源區(qū)102，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的高度至少大于400人,有利于增大后續(xù)形成在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101側(cè)壁的ONO結(jié)構(gòu)的面積。S02 :在所述半導(dǎo)體襯底100表面依次形成下層氧化層103、中層氮化層104、犧牲氧化層106 (為描述簡單，所述下層氧化層103、中層氮化層104、犧牲氧化層106所組成的堆疊結(jié)構(gòu)標(biāo)記為105)和阻隔層107，所述堆疊結(jié)構(gòu)105覆蓋所述源區(qū)102和所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101，即可形成如圖3所示結(jié)構(gòu)。其中，所述下層氧化層103可采用原位蒸汽制作法或爐管熱氧化法形成，所述中層氮化層104可采用爐管熱氧化法形成。所述阻隔層107的厚度大于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101與有源區(qū)102的高度差，較佳的，所述阻隔層107為底部抗反射涂層。所述下層氧化層103的厚度、中層氮化層104以及阻隔層107的厚度根據(jù)實(shí)際工藝需要確定，在此不予限定，但是本領(lǐng)域技術(shù)人應(yīng)是知曉的。
S03 :進(jìn)行干法刻蝕工藝，停止于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的頂端；在本實(shí)施例中，利用干法刻蝕工藝進(jìn)行回刻蝕，直至停止在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的頂端，則在所述有源區(qū)102上方以及所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的側(cè)壁保留有所述下層氧化層、中層氮化層、犧牲氧化層組成的堆疊結(jié)構(gòu)105和阻隔層107，具體如圖4所示。S04 :去除所述阻隔層107和犧牲氧化層106，所述犧牲氧化層106為了防止在去除阻隔層107的過程中損傷到中層氮化層104的表面，去除所述阻隔層107采用濕法刻蝕，在刻蝕過程中同時去除犧牲氧化層106，以保護(hù)中層氮化層104。S05 :在所述中層氮化層104上沉積上層氧化層108，從而形成ONO結(jié)構(gòu)109，所述ONO結(jié)構(gòu)109包括下層氧化層103、中層氮化層104、上層氧化層108。在本實(shí)施例中，上層氧化層108的形成方法為熱氧化法，厚度依據(jù)實(shí)際工藝確定。如圖5所示，所述ONO結(jié)構(gòu)109位于所述有源區(qū)102和所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的側(cè)壁。如圖5所示，本發(fā)明一實(shí)施例中所述ONO結(jié)構(gòu)109，位于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101之間的有源區(qū)102上方，包括下層氧化層103、中層氮化層104、上層氧化層108，所述ONO結(jié)構(gòu)109呈“U”形，覆蓋于所述有源區(qū)102上方及所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的側(cè)壁。綜上所述，本發(fā)明所述ONO結(jié)構(gòu)形成于所述有源區(qū)上方以及所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁，形成“U”形結(jié)構(gòu)，相比于現(xiàn)有平面的ONO結(jié)構(gòu)，大大增加了同等線寬大小情況下ONO結(jié)構(gòu)的面積，進(jìn)而擴(kuò)大了電荷存儲區(qū)的面積，從而大大提高了存儲能力。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種ONO結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 提供一半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底中包括有源區(qū)和淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)頂端高于所述有源區(qū)的頂端； 在所述半導(dǎo)體襯底表面依次形成下層氧化層、中層氮化層、犧牲氧化層和阻隔層； 進(jìn)行干法刻蝕工藝，停止于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)頂端； 去除所述阻隔層和犧牲氧化層； 沉積上層氧化層，從而形成呈“U”形的ONO結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述ONO結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)頂端高于所述有源區(qū)頂端，高度差大于400人。
3.如權(quán)利要求I所述ONO結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述下層氧化層采用原位蒸汽制作法或爐管熱氧化法形成。
4.如權(quán)利要求I所述ONO結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述中層氮化層采用爐管熱氧化法形成。
5.如權(quán)利要求I所述ONO結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述阻隔層為底部抗反射涂層。
6.—種ONO結(jié)構(gòu)，位于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)之間的有源區(qū)上方，其特征在于，所述ONO結(jié)構(gòu)包括下層氧化層、中層氮化層和上層氧化層，所述ONO結(jié)構(gòu)呈“U”形，其覆蓋于所述源區(qū)上方及所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。
全文摘要
一種ONO結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟提供一半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有源區(qū)和淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)頂端高于所述有源區(qū)；在所述半導(dǎo)體襯底表面依次形成下層氧化層、中層氮化層、犧牲氧化層和阻隔層，覆蓋所述源區(qū)和所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；進(jìn)行干法刻蝕工藝，停止于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)頂端；去除所述阻隔層；沉積上層氧化層，從而形成ONO結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述ONO結(jié)構(gòu)形成于所述有源區(qū)上方以及所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁，形成U字形結(jié)構(gòu)，相比于現(xiàn)有平面的ONO結(jié)構(gòu)，大大增加了同等線寬大小情況下ONO結(jié)構(gòu)的面積，進(jìn)而擴(kuò)大了電荷存儲區(qū)的面積，從而大大提高了存儲能力。
文檔編號H01L21/8247GK102738220SQ20111009057
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者李鵬, 汪小軍, 蔡國輝 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司