[发明专利]SONOS快闪存储器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制作方法，尤其是一种SONOS快闪存储器的制作方法。

背景技术

通常，用于存储数据的半导体存储器分为易失性存储器和非易失性存储器，易失性存储器易于在电源中断时丢失其数据，而非易失性存储器即使在电中断时仍可保存其数据。与其它的非易失性存储技术(例如，磁盘驱动器)相比，非易失性半导体存储器相对较小。因此，非易失性存储器已广泛地应用于移动通信系统、存储卡等。

近来，已经提出了具有硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)结构的非易失性存储器，即SONOS快闪存储器。SONOS快闪存储器具有很薄的单元，其便于制造且容易结合至例如集成电路的外围区域(peripheral region)和/或逻辑区域(logic region)中。

现有技术中SONOS快闪存储器的制作方法参考附图1至附图7所示，其中附图7还包括附图7A至附图7C，首先，参考附图1，提供一半导体衬底200，并在所述半导体衬底200上形成介质层-捕获电荷层-介质层的三层堆叠结构210，所述三层堆叠结构210包括形成在半导体衬底200上的介质层210a，形成在210a上的捕获电荷层210b以及形成在210b上的介质层210c。

参考附图2所示，在三层堆叠结构210上依次形成第一多晶硅层220、腐蚀阻挡层230，并在腐蚀阻挡层230上形成光刻胶层280，并曝光、显影光刻胶层280形成开口，以光刻胶为掩膜，依次刻蚀腐蚀阻挡层130、第一多晶硅层120以及介质层-捕获电荷层-介质层的三层堆叠结构210，直至曝露出半导体衬底200，所述光刻胶开口的位置与半导体衬底200内需要形成源极和漏极的位置相对应。

参考附图3所示，以光刻胶层280为掩膜，在半导体衬底200中进行一定深度的离子注入，形成源极240和漏极250。参考附图4所示，去除光刻胶层280，并在源极和漏极区域对应的半导体衬底200上以及腐蚀阻挡层230的表面形成介电层260，并采用化学机械抛光工艺平坦化介电层260，直至完全曝露出腐蚀阻挡层230的表面。

参考附图5所示，去除腐蚀阻挡层230，只留下第一多晶硅层220。参考附图6所示，在第一多晶硅层220以及介电层260上形成第二多晶硅层270，多晶硅的厚度应该完全覆盖介电层260。参考附图7所示，在第二多晶硅层270上形成光刻胶层(图中未示出)，并曝光显影所述光刻胶层形成开口，并以光刻胶为掩膜，刻蚀第二多晶硅层270，使第二多晶硅层270将SONOS快闪存储器的各个栅极结构连接起来，形成字线，最后，去除所述光刻胶层。

最后，本发明形成的SONOS快闪存储器的结构如图7以及7A、7B和7C所示，其中，图7是本发明形成所述SONOS快闪存储器的俯视图；图7A、7B和7C分别为图7所示快闪存储器在A-A、B-B、C-C方向的截面结构示意图。其中A-A为存储器的位线方向，B-B以及C-C为存储器的字线方向。从附图7A和附图7C可以看出，在介电层260侧壁以及介电层260之间形成多晶硅残留290，残留的多晶硅会导致存储单元之间发生短路。

专利号为US6797565的美国专利也提供了一种SONOS存储器的制作工艺，与附图1至7描述的现有技术相同，在刻蚀第二多晶硅层形成字线的过程中，也会在介电层侧壁以及介电层之间形成多晶硅残留，导致不同存储单元之间产生短路的现象。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术制作SONOS快闪存储器的方法会在不同存储单元之间存在多晶硅残留，导致不同存储单元之间短路的缺陷。

为解决上述问题，本发明提供一种SONOS快闪存储器的制作方法，包括如下步骤：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上依次具有介质层-捕获电荷层-介质层的三层堆叠结构、第一多晶硅层以及腐蚀阻挡层；

沿位线方向依次刻蚀腐蚀阻挡层、第一多晶硅层和介质层-捕获电荷层-介质层的三层堆叠结构，形成沿位线方向的开口；

通过开口位置进行离子注入，在半导体衬底内形成源极和漏极；

沿字线方向依次刻蚀腐蚀阻挡层、第一多晶硅层和介质层-捕获电荷层-介质层的三层堆叠结构，形成多晶硅栅极结构阵列；

形成覆盖多晶硅栅极结构阵列的介电层，并进行平坦化处理直至曝露出腐蚀阻挡层；去除腐蚀阻挡层；

在第一多晶硅层以及介质层表面形成第二多晶硅层，并沿字线方向刻蚀所述第二多晶硅层，直至暴露介质层。