一种改善SONOS良率的方法与流程

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一种改善sonos良率的方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种改善sonos良率的方法。

背景技术：

2.更高密度、更大带宽、更低功耗、更短延迟时问、更低成本和更高可靠性是非易失性存储(non-volatile memory,nvm)器件设计和制造者追求的永恒目标。sonos(silicon-oxide-nitride-oxide-silicon，硅-氧化层-氮化层-氧化层-硅)存储器具有单元尺寸小、存储保持性好、操作电压低等特点。sonos存储器使用半导体衬底-隧穿氧化层-氮化层-阻挡氧化层-多晶硅栅层(sonos)的栅极堆叠结构，是一种电荷陷阱型存储器。总所周知，sonos存储器在源漏极注入前，一般会通过热氧化工艺生长一层牺牲氧化膜(spox)作为注入阻挡层，用来避免半导体衬底材料本身直接遭受离子轰击而产生缺陷。这层牺牲氧化膜会在源极和漏极注入完成之后通过刻蚀工艺去除。
3.为了保证刻蚀的均一性，工艺上选择可控性、重复性、灵活性更好，操作安全，易实现自动化，无化学废液，处理过程未引入污染，洁净度高的各向异性干法刻蚀。传统的制备工艺，由于刻蚀功率较大，在刻蚀后，在晶圆表面会有大量的副产物(polymer)产生，且刻蚀副产物相对较硬，难以通过后续的湿法清洗将这些副产物完全去除干净，从而会在晶圆表面留下大量的颗粒，影响了后续的连接孔工艺，造成开孔不良、开路等，导致源极和漏极之间短路，继而影响了芯片电性能，并造成最终的器件大面积的良率失效，造成损失。
4.针对刻蚀后的副产物，现有的一种常用的方法通过增加后续湿法清洗步骤的清洗时间来去除刻蚀后的副产物，此种方式会降低生产率，而且很难完全清洗干净，往往在清洗后仍有薄薄的一层氧化物残留，这将对后续离子注入的形貌产生相应的影响，进而影响最终的良率。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种改善sonos良率的方法，以解决传统干法刻蚀工艺过程中由于刻蚀机台功率高，产生较多难以去除干净的副产物的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种改善sonos良率的方法，包括：
7.提供一半导体衬底，并在所述半导体衬底的表面上形成注入阻挡层；
8.对所述半导体衬底进行离子注入工艺，以在包含有所述注入阻挡层的半导体衬底内分别形成源漏极；
9.利用低功率刻蚀机台刻蚀去除覆盖在所述源漏极所对应的半导体衬底表面上的注入阻挡层，以减少在该刻蚀工艺过程中所形成的副产物。
10.进一步的，所述低功率刻蚀机台的功率范围可以为：50瓦特～1200瓦特。
11.进一步的，在利用低功率刻蚀机台刻蚀去除覆盖在所述源漏极所对应的半导体衬底表面上的注入阻挡层，以减少在该刻蚀工艺过程中所形成的副产物的步骤之后，所述方法还可以包括：
12.对所述副产物进行ash灰化处理，以降低所述副产物的硬度。
13.进一步的，在对所述副产物进行ash灰化处理之后，所述方法还可以包括：
14.对所述半导体衬底进行湿法清洗工艺，以去除所述副产物。
15.进一步的，所述刻蚀去除覆盖在所述源漏极所对应的半导体衬底表面上的注入阻挡层的刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。
16.进一步的，所述注入阻挡层的材料可以包括：热氧化膜/化学气相淀积氧化膜等。
17.进一步的，形成所述注入阻挡层的工艺可以为热氧化工艺或化学气相沉积。
18.进一步的，所述的注入阻挡层的厚度范围可以为200埃～300埃。
19.与现有技术相比，本发明技术方案至少具有以下有益效果之一：
20.在本发明提出了一种改善sonos良率的方法中，首先在半导体衬底的表面上通过热氧化工艺形成注入阻挡层；然后，在注入阻挡层的半导体衬底内通过离子注入工艺分别形成源漏极；接着，利用低功率刻蚀机台干法刻蚀去除覆盖在所述源漏极所对应的半导体衬底表面上的注入阻挡层，减少了在该刻蚀工艺过程中所形成的副产物，以便后续通过湿法清洗工艺对副产物进行充分清洗，以减少源极或漏极之间因残留副产物而造成短路的各种缺陷，从而达到提高sonos产品的良率。
21.进一步的，对刻蚀半导体衬底表面上注入阻挡层过程中所产生的副产物进行ash灰化处理，以降低所述副产物的硬度，使其变的疏松，易于通过后续的湿法清洗工艺将这些副产物完全去除干净，以减少源极或漏极之间因残留副产物而造成短路的各种缺陷，从而达到提高sonos产品的良率。
附图说明
22.图1为本发明一实施例中的改善sonos良率的方法的流程示意图；
23.图2a-2d为本发明一实施例中的改善sonos良率的方法在其制备过程中的结构示意图；
24.图3a-3b为本发明一实施例中的提供的一种传统工艺刻蚀后副产物kla map图和良率map图；
25.图4a-4b为本发明一实施例中的提供的一种新工艺刻蚀后副产物kla map图和良率map图。
26.其中，附图标记如下：
27.200-半导体衬底；
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201-栅极氧化膜；
28.210-栅极结构；
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220-注入阻挡层；
29.s-源极；
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d-漏极。
具体实施方式
30.承如背景技术所述，目前，现有的sonos存储器件在源漏极注入前，一般会通过热氧化工艺生长一层牺牲氧化膜(spox)作为注入阻挡层，用来避免半导体衬底材料本身直接遭受离子轰击而产生缺陷。这层牺牲氧化膜会在源极和漏极注入完成之后通过刻蚀工艺去除。
31.为了保证刻蚀的均一性，工艺上选择可控性、重复性、灵活性更好，操作安全，易实
现自动化，无化学废液，处理过程未引入污染，洁净度高的各向异性干法刻蚀。传统的制备工艺，由于刻蚀功率较大，在刻蚀后，在晶圆表面会有大量的副产物(polymer)产生，且刻蚀副产物相对较硬，难以通过后续的湿法清洗将这些副产物完全去除干净，从而会在晶圆表面留下大量的颗粒，影响了后续的连接孔工艺，造成开孔不良、开路等，导致源极和漏极之间短路，继而影响了芯片电性能，并造成最终的器件大面积的良率失效，造成损失。
32.为此，本发明提供了一种改善sonos良率的方法，以解决传统干法刻蚀工艺过程中由于刻蚀机台功率高，产生较多难以去除干净的副产物的问题。
33.例如参考图1所示，所述改善sonos良率的方法包括如下步骤：
34.步骤s100，提供一半导体衬底，并在所述半导体衬底的表面上形成注入阻挡层；
35.步骤s200，对所述半导体衬底进行离子注入工艺，以在包含有所述注入阻挡层的半导体衬底内分别形成源漏极；
36.步骤s300，利用低功率刻蚀机台刻蚀去除覆盖在所述源漏极所对应的半导体衬底表面上的注入阻挡层，以减少在该刻蚀工艺过程中所形成的副产物。
37.即，本发明提出了一种改善sonos良率的方法中，首先在半导体衬底的表面上通过热氧化工艺形成注入阻挡层；然后，在注入阻挡层的半导体衬底内通过离子注入工艺分别形成源漏极；接着，利用低功率刻蚀机台干法刻蚀去除覆盖在所述源漏极所对应的半导体衬底表面上的注入阻挡层，减少了在该刻蚀工艺过程中所形成的副产物。
38.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的改善sonos良率的方法作进一步详细说明。根据下面说明，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。
39.图2a～图2d为本发明一实施例中的改善sonos良率的方法在其制备过程中的结构示意图。
40.实施例1：现有工艺低功率+灰化处理
41.在步骤s100中，具体参考图2a所示，提供一半导体衬底200，所述半导体衬底200用于为后续工艺生成sonos存储器件提供操作的平台。所述半导体衬底200的材料选自单晶硅、多晶硅或者非晶硅；所述半导体衬底200也可以选自硅、锗、砷化镓或锗硅等化合物；所述半导体衬底200还可以是其他半导体材料。示例性的，本发明实施例中，所述半导体衬底200为硅衬底。在所述半导体衬底200的表面上形成栅极氧化膜201及栅极结构210。
42.在步骤s200中，具体参考图2b所示，在所述半导体衬底200及所形成的栅极氧化膜201及栅极结构210的表面和侧壁上通过热氧化工艺或化学气相沉积形成注入阻挡层220作为牺牲氧化层。示例性的，本发明实施例中，所述注入阻挡层是通过热氧化工艺形成的。
43.在步骤s300中，具体参考图2c所示，对所述半导体衬底200进行离子注入工艺，以在包含有所述注入阻挡层220的半导体衬底200内分别形成源极s和漏极d。
44.在步骤s400中，具体参考图2d所示，利用低功率刻蚀机台经干法刻蚀去除覆盖在所述源极s和漏极d所对应的半导体衬底200表面上的注入阻挡层220，以减少在该刻蚀工艺过程中所形成的副产物；同时，在栅极氧化膜201和栅极结构210的侧壁上形成的注入阻挡层可刻蚀去除也可保留。
45.在本实施例中，结合参考图3a所示，经传统高功率刻蚀机台经干法刻蚀去除覆盖在所述源极s和漏极d所对应的半导体衬底200表面上的注入阻挡层220后，在覆盖在所述源
极s和漏极d所对应的半导体衬底200表面上的kla map图显示其产生较多的区域型副产物polymer，此副产物由于数量较多，质地坚硬，难以通过湿法清洗工艺全部去除干净；
46.本实施例中，结合参考图4a所示，利用低功率刻蚀机台经干法刻蚀去除覆盖在所述源极s和漏极d所对应的半导体衬底200表面上的注入阻挡层220后，在覆盖在所述源极s和漏极d所对应的半导体衬底200表面上的kla map图显示其产生的副产物非常少，容易经湿法清洗工艺全部清洗干净，大大的改善了传统高功率刻蚀机台刻蚀工艺中产生的大量副产物对sonos产品良率的影响。
47.在步骤s500中，继续参考图2d所示，对覆盖在所述源极s和漏极d所对应的半导体衬底200表面上的注入阻挡层220进行干法刻蚀过程产生的少量副产物进行ash灰化处理，以降低所述副产物的硬度；使副产物变的疏松；以便于后续对其经湿法清洗工艺全部去除干净，提高sonos产品的良率。
48.在步骤s600中，继续参考图2d所示，对所述覆盖在所述源极s和漏极d所对应的半导体衬底200表面进行湿法清洗工艺，以去除所述副产物，从而达到提高sonos产品的良率。在本实施例中，结合参考图3b和4b所示，现有工艺刻蚀后由于副产物polymer不能完全被清洗干净，在晶圆表面留下大量副生成物，导致源极s或漏极d之间短路，造成大面积的良率损失；经新工艺刻蚀后相较于现有工艺，较少的副产物的生产；进一步的，所述在低功率刻蚀机台刻蚀后产生的较少的副产物同时经ash灰化处理后降低了副产物的硬度，使其变的疏松，进一步降低了湿法清洗的难度，使湿法清洗工艺进行的更彻底，所述副产物被完全清洗干净，避免了源极s或漏极d之间短路缺陷的产生，进而其sonos产品的良率得到了明显的提高。
49.实施例2：低功率
50.步骤s100到s400与在实施例1中完全相同。
51.在步骤s500中，与在实施例1中的s600完全相同，同样参考图2d所示，将对所述覆盖在所述源极s和漏极d所对应的半导体衬底200表面进行湿法清洗工艺，以去除所述副产物，从而达到提高sonos产品的良率。在本实施例中，结合参考图3b和4b所示，现有工艺刻蚀后由于副产物polymer不能完全被清洗干净，在晶圆表面留下大量副生成物，导致源极s或漏极d之间短路，造成大面积的良率损失；经新工艺刻蚀后相较于现有工艺，刻蚀机台的功率降低有效较少了副产物的生产，因此，所述少量的副产物经湿法清洗工艺易被完全清洗干净，避免了源极s或漏极d之间短路缺陷的产生，进而其sonos产品的良率得到了明显的提高。
52.实施例3：传统工艺高功率+灰化处理
53.步骤s100到s300与在实施例1中完全相同。
54.在步骤s400中，具体参考图2d所示，利用传统工艺高功率刻蚀机台经干法刻蚀去除覆盖在所述源极s和漏极d所对应的半导体衬底200表面上的注入阻挡层220；同时，在栅极氧化膜201和栅极结构210的侧壁上形成的注入阻挡层可刻蚀去除也可保留。由于所使用的刻蚀机台功率较高，在该刻蚀工艺过程中所形成的副产物较多。
55.在本实施例中，结合参考图3a所示，利用传统高功率刻蚀机台经干法刻蚀去除覆盖在所述源极s和漏极d所对应的半导体衬底200表面上的注入阻挡层220后，在覆盖在所述源极s和漏极d所对应的半导体衬底200表面上的kla map图显示其产生较多的区域型副产
物polymer，此副产物由于数量较多，质地坚硬，难以通过湿法清洗工艺全部去除干净；
56.在步骤s500中，继续参考图2d所示，对覆盖在所述源极s和漏极d所对应的半导体衬底200表面上的注入阻挡层220经传统工艺中高功率刻蚀机台干法刻蚀过程中产生的大量副产物进行ash灰化处理，以降低所述副产物的硬度；使副产物变的疏松；以便于后续提高湿法清洗工艺对副产物的去除能力，使其去除干净，提高sonos产品的良率。
57.在步骤s600中，继续参考图2d所示，对所述覆盖在所述源极s和漏极d所对应的半导体衬底200表面进行湿法清洗工艺，以去除所述经灰化处理后变的疏松的副产物，从而达到提高sonos产品的良率。在本实施例中，虽然现有工艺由于刻蚀机台功率高，刻蚀后产生了大量的副产物不能完全被清洗干净，但是，所述副产物经ash灰化处理后降低了副产物的硬度，使其变的疏松，进一步降低了湿法清洗的难度，使湿法清洗工艺进行的更彻底，减少了湿法清洗后副产物的残留，避免了源极s或漏极d之间短路缺陷的产生，进而提高了其sonos产品的良率。
58.综上所述，本发明提出了一种改善sonos良率的方法中，首先在半导体衬底的表面上通过热氧化工艺形成注入阻挡层；然后，在注入阻挡层的半导体衬底内通过离子注入工艺分别形成源漏极；接着，利用低功率刻蚀机台干法刻蚀去除覆盖在所述源漏极所对应的半导体衬底表面上的注入阻挡层，减少了在该刻蚀工艺过程中所形成的副产物，以便后续通过湿法清洗工艺对副产物进行充分清洗，以减少源极或漏极之间因残留副产物而造成短路的各种缺陷，从而达到提高sonos产品的良率。进一步的，对刻蚀半导体衬底表面上注入阻挡层过程中所产生的副产物进行ash灰化处理，以降低所述副产物的硬度，使其变的疏松，易于通过后续的湿法清洗工艺将这些副产物完全去除干净，以减少源极或漏极之间因残留副产物而造成短路的各种缺陷，从而达到提高sonos产品的良率。
59.需要说明的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
60.还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
61.此外还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。

技术特征：

1.一种改善sonos良率的方法，其特征在于，包括：提供一半导体衬底，并在所述半导体衬底的表面上形成注入阻挡层；对所述半导体衬底进行离子注入工艺，以在包含有所述注入阻挡层的半导体衬底内分别形成源漏极；利用低功率刻蚀机台刻蚀去除覆盖在所述源漏极所对应的半导体衬底表面上的注入阻挡层，以减少在该刻蚀工艺过程中所形成的副产物。2.如权利要求1所述的改善sonos良率的方法，其特征在于，所述低功率刻蚀机台的功率范围为：50瓦特～1200瓦特。3.如权利要求1所述的改善sonos良率的方法，其特征在于，在利用低功率刻蚀机台刻蚀去除覆盖在所述源漏极所对应的半导体衬底表面上的注入阻挡层，以减少在该刻蚀工艺过程中所形成的副产物的步骤之后，所述方法还包括：对所述副产物进行ash灰化处理，以降低所述副产物的硬度。4.如权利要求3所述的改善sonos良率的方法，其特征在于，在对所述副产物进行ash灰化处理之后，所述方法还包括：对所述半导体衬底进行湿法清洗工艺，以去除所述副产物。5.如权利要求1所述的改善sonos良率的方法，其特征在于，所述刻蚀去除覆盖在所述源漏极所对应的半导体衬底表面上的注入阻挡层的刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。6.如权利要求1所述的改善sonos良率的方法，其特征在于，所述注入阻挡层的材料包括：热氧化膜/化学气相淀积氧化膜等。7.如权利要求1所述的改善sonos良率的方法，其特征在于，形成所述注入阻挡层的工艺为热氧化工艺或化学气相沉积。8.如权利要求1所述的改善sonos良率的方法，其特征在于，所述的注入阻挡层的厚度范围为200埃～300埃。

技术总结

本发明提供了一种改善SONOS良率的方法。所述方法包括：利用低功率刻蚀机台刻蚀去除覆盖在所述源漏极所对应的半导体衬底表面上的注入阻挡层，以减少在该刻蚀工艺过程中所形成的副产物。在本发明实施例中，由于利用低功率刻蚀机台干法刻蚀去除覆盖在所述源漏极所对应的半导体衬底表面上的注入阻挡层，减少了在该刻蚀工艺过程中所形成的副产物，对所述副产物进行ASH灰化处理，以降低所述副产物的硬度，使其变的疏松，后续通过湿法清洗工艺对副产物进行充分清洗，以减少源极或漏极之间因残留副产物而造成短路的各种缺陷，因此，提高了SONOS产品的良率。产品的良率。产品的良率。