專利名稱：非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過較薄的隧道氧化膜進(jìn)行電子的寫入擦除的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法。
背景技術(shù)：
配備了浮置柵電極、控制柵電極和較薄的隧道氧化膜的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，例如EEPROM(Electrically erasable andProgrammable ROM電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)，在形成于硅襯底與浮置柵電極之間的柵氧化膜上，設(shè)置使電子通過的較薄的隧道氧化膜，進(jìn)行電子向浮置柵電極的寫入和擦除。
在象上述EEPROM那樣的一般的制造方法中，在形成隧道氧化膜的情況下，在硅襯底上形成膜厚比柵氧化膜稍薄的氧化膜，通過光刻形成設(shè)置了用于形成隧道窗口的開口部的抗蝕劑掩模，通過使用了氫氟酸或者緩沖的氫氟酸等的濕法腐蝕來腐蝕氧化膜，形成使硅襯底露出的隧道窗口，在除去抗蝕劑掩模，將露出的硅襯底清洗后，通過熱氧化法將露出的硅襯底熱氧化，在隧道窗口的底部形成隧道氧化膜。
此外，在配備了浮置柵電極、控制柵電極和較薄的隧道氧化膜的EEPROM的制造方法中，在用于形成隧道氧化膜的隧道窗口的形成工序中，也有采用等離子體刻蝕的干法刻蝕，腐蝕在硅襯底上形成的氧化膜，形成與抗蝕劑掩模的開口部同等大小的微細(xì)隧道窗口的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
特開2002-100688號(hào)(第3頁段落0016-段落0018、圖3)。

發(fā)明內(nèi)容
近年來，為了提高M(jìn)OS(Metal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管的響應(yīng)特性，而進(jìn)行縮短其柵長(zhǎng)的工作。為了滿足與該MOS晶體管的微細(xì)化相伴的響應(yīng)特性，需要使EEPROM的隧道窗口的大小成為與混載的MOS晶體管的柵長(zhǎng)大體相等的尺寸。
但是，在上述一般制造方法中，存在著下述問題由于是采用濕法腐蝕來腐蝕氧化膜形成隧道窗口的，故通過濕法腐蝕的各向同性引起的側(cè)腐蝕，形成比在抗蝕劑掩模上設(shè)置的開口部更大的隧道窗口，難于形成微細(xì)的隧道氧化膜。
此外，在專利文獻(xiàn)1的制造方法中，由于是通過干法刻蝕除去在硅襯底上形成的氧化膜而形成微細(xì)的隧道窗口，故盡管能夠容易地進(jìn)行微細(xì)隧道窗口的形成，但存在著露出在隧道窗口中的硅襯底的表層由于干法刻蝕而受到損傷，使在其后形成的隧道氧化膜的薄膜品質(zhì)降低，隧道氧化膜的耐壓特性降低，從而產(chǎn)生來自控制柵電極的電場(chǎng)漏泄的問題。
因此，對(duì)隧道氧化膜的薄膜品質(zhì)不產(chǎn)生影響的濕法腐蝕的方法很有效，在上述一般制造方法中，由于形成比抗蝕劑掩模的開口部更大的隧道窗口，故當(dāng)希望在一個(gè)半導(dǎo)體晶片上混載形成MOS晶體管與EEPROM時(shí)，必須使用能夠更加微細(xì)化的光刻技術(shù)另外設(shè)置隧道窗口的形成工序，導(dǎo)致EEPROM的制造效率降低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是為了解決上述問題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種不降低非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造效率，又能形成微細(xì)隧道氧化膜的方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明涉及一種非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法，該非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器包括硅襯底、在該硅襯底上形成的柵氧化膜、夾持該柵氧化膜與上述硅襯底對(duì)置配置的浮置柵電極、用于向在上述柵氧化膜的一部分上形成的上述浮置柵電極進(jìn)行電子的寫入及擦除的電子通過的隧道氧化膜，其特征在于，包括下述工序準(zhǔn)備在上述柵氧化膜的一部分上設(shè)定了隧道氧化膜形成區(qū)的硅襯底的工序；在該硅襯底上形成氧化膜的工序；在上述氧化膜上，形成在上述隧道氧化膜形成區(qū)的內(nèi)側(cè)設(shè)置了開口部的抗蝕劑掩模的工序；以上述抗蝕劑掩模作為掩模，通過各向異性的干法刻蝕使在上述開口部上露出的氧化膜腐蝕成為規(guī)定的殘膜厚度的工序；使上述抗蝕劑掩模原樣保留，通過濕法腐蝕使上述隧道氧化膜形成區(qū)的硅襯底露出，形成隧道窗口的工序。
據(jù)此，本發(fā)明能夠抑制從通過濕法腐蝕形成的隧道窗口的開口部的擴(kuò)大，能夠使用相同的光刻技術(shù)形成具有與混載的MOS晶體管的柵長(zhǎng)大小大體相等的微細(xì)隧道氧化膜，同時(shí)，不必追加用于形成微細(xì)的隧道窗口的其他光刻技術(shù)，并能夠提高具有微細(xì)隧道氧化膜的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造效率。


圖1是表示實(shí)施例的隧道氧化膜的制造方法的說明圖。
圖2是表示EEPROM的剖面的說明圖。
圖3是表示氧化膜經(jīng)時(shí)擊穿指標(biāo)相對(duì)于實(shí)施例的殘膜厚度的曲線。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法的實(shí)施例。
圖1是表示實(shí)施例的隧道氧化膜的制造方法的說明圖，圖2是表示實(shí)施例的EEPROM剖面的說明圖。
在圖2中，1是作為非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的EEPROM，由進(jìn)行了P型雜質(zhì)擴(kuò)散的硅(Si)襯底2、在該硅襯底2上擴(kuò)散N型雜質(zhì)形成的源層3及漏層4、跨越源層及漏層形成的柵氧化膜5、通過該柵氧化膜5對(duì)置配置的浮置柵電極6、在該浮置柵電極6上通過絕緣膜7層疊而成的發(fā)揮與通常的MOS晶體管的柵電極同樣功能的控制柵電極8、在柵氧化膜5的一部分上形成的較薄的柵氧化膜，即隧道氧化膜9構(gòu)成，電子通過該隧道氧化膜9向浮置柵電極6進(jìn)行電子的寫入及擦除。
按照?qǐng)D1中由P表示的工序，說明用于形成上述隧道氧化膜9的制造方法。
在圖1中，11是抗蝕劑掩模，是通過光刻使涂敷在硅襯底2上的氧化膜12上的光致抗蝕劑曝光，然后進(jìn)行顯影處理形成的掩模部件，其發(fā)揮作為本實(shí)施例的干法刻蝕及濕法腐蝕中的掩模的功能。
13是隧道氧化膜形成區(qū)，是作為形成隧道氧化膜9的部位在硅襯底2的柵氧化膜5的一部分上設(shè)定的圓形或者橢圓形的區(qū)域(如果是圓形，例如是直徑0.4～0.45μm的區(qū)域)。
14是開口部，是在抗蝕劑掩模11上設(shè)置的孔，形成在隧道氧化膜形成區(qū)13的內(nèi)側(cè)上，并具有比隧道氧化膜形成區(qū)13更小的開口。
15是隧道窗口，是具有與挖掘氧化膜12的隧道氧化膜形成區(qū)13并在底部使硅襯底2的表面露出的隧道氧化膜形成區(qū)13同等大小的微細(xì)孔，在其底部上露出的硅襯底2上形成隧道氧化膜9。
以下，采用圖5，按照由P所示的工序說明本實(shí)施例的隧道氧化膜的制造方法。
在P1中，準(zhǔn)備設(shè)定了隧道氧化膜形成區(qū)13的硅襯底2，在其表面上通過熱氧化法形成膜厚比柵氧化膜5更薄的由二氧化硅(SiO2)構(gòu)成的氧化膜12。
在P2中，通過光刻在氧化膜12上涂敷光致抗蝕劑，使涂敷的光致抗蝕劑曝光，經(jīng)顯影，在隧道氧化膜形成區(qū)13的內(nèi)側(cè)上形成設(shè)置了大小比隧道氧化膜形成區(qū)13稍小的開口部14的抗蝕劑掩模11。
在P3中，以在工序P2中形成的抗蝕劑掩模11作為掩模，通過干法刻蝕腐蝕，將露出在抗蝕劑掩模11的開口部14中的氧化膜12蝕刻成規(guī)定的殘膜厚度，從而形成與開口部14大體同等大小的孔。本實(shí)施例的規(guī)定的殘膜厚度設(shè)定在5nm。
這種情況下的干法刻蝕，使用RF功率為100W、壓力1.6torr、腐蝕氣體為Ar/CF4/CHF3＝1000/45/45sccm作為等離子體腐蝕的腐蝕條件，在直到使之成為規(guī)定的殘膜厚度的處理時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。
在P4中，將在工序P2中形成的抗蝕劑掩模11保留原樣，使用氫氟酸或者緩沖氫氟酸等，通過濕法腐蝕來腐蝕殘留的氧化膜12，使硅襯底2的表面露出，形成隧道窗口15。
這時(shí)，在工序P3中形成的氧化膜12的孔的側(cè)面也被腐蝕，但由于通過濕法腐蝕所腐蝕的殘膜厚度很薄，故能夠?qū)?cè)面的腐蝕量的離散抑制到很小，由于能夠控制其側(cè)面的擴(kuò)大，因而能夠高精度地形成具有與隧道氧化膜形成區(qū)13同等大小的隧道窗口15。據(jù)此，能夠防止由一般的制造方法造成的隧道窗口15的擴(kuò)大，形成與設(shè)置在抗蝕劑掩模11上的開口部14大小接近的隧道窗口15。
在P5中，使用剝離劑除去在工序P2中形成的抗蝕劑掩模11，清洗露出的氧化膜12、隧道窗口15的側(cè)面及在隧道窗口15的底部露出的硅襯底2。
在P6中，通過熱氧化法，熱氧化在隧道窗口15的底部露出的硅襯底2，形成由二氧化硅構(gòu)成的薄膜的隧道氧化膜9。這時(shí)，與氧化膜12的界面的硅襯底2也同時(shí)被熱氧化，氧化膜12的膜厚成長(zhǎng)到柵氧化膜5的膜厚。
這樣，通過本實(shí)施例的制造方法，形成微細(xì)的隧道氧化膜9。
其他的P型硅襯底2和源層3、漏層4、浮置柵電極6、控制柵電極8等的形成，與通常的情況相同。
如果將在上述工序P3中說明過的氧化膜12的規(guī)定的殘膜厚度設(shè)定為大于等于5nm，則在工序P4中，露出在隧道窗口15底部的硅襯底2表面的表層上就不會(huì)產(chǎn)生損傷。
圖3是表示氧化膜經(jīng)時(shí)擊穿指標(biāo)相對(duì)于實(shí)施例的殘膜厚度的曲線。
圖3的橫軸是氧化膜12的殘膜厚度(單位nm)，縱軸是氧化膜經(jīng)時(shí)(TDDB經(jīng)時(shí)介電質(zhì)擊穿)評(píng)價(jià)中的氧化膜經(jīng)時(shí)擊穿指標(biāo)。
評(píng)價(jià)試驗(yàn)是以與上述工序P 3同樣的腐蝕條件，改變處理時(shí)間進(jìn)行氧化膜12的腐蝕，按照工序P4～P6，濕法腐蝕所殘留的氧化膜12，然后，通過氧化膜經(jīng)時(shí)擊穿評(píng)價(jià)，測(cè)量其后形成的隧道氧化膜9達(dá)到隧道氧化膜9的絕緣擊穿的時(shí)間。氧化膜經(jīng)時(shí)擊穿指標(biāo)是以氧化膜12的殘膜厚度為13.2nm時(shí)的絕緣擊穿時(shí)間為基準(zhǔn)，采用與各殘膜厚度中的絕緣擊穿時(shí)間的比表示的指標(biāo)。
如圖3所示，當(dāng)殘膜厚度不足5nm時(shí)，硅襯底2的損傷增加，隧道氧化膜9的薄膜品質(zhì)急速降低，由圖可知，在短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到絕緣擊穿。此外，如果殘膜厚度大于等于5nm，則可知隧道氧化膜9的薄膜品質(zhì)與殘膜厚度無關(guān)，保持良好的穩(wěn)定性。因此，為了避免干法刻蝕后的硅襯底表層的損傷，使在那里形成的隧道氧化膜的薄膜品質(zhì)良好，工序P3中的規(guī)定的殘膜厚度大于等于5nm即可。
此外，干法刻蝕的氧化膜12的加工余量，即，腐蝕厚度大于等于氧化膜12膜厚的80％即可。這是由于當(dāng)未滿80％時(shí)，由于濕法腐蝕與干法刻蝕相比其腐蝕速度慢，在工序P3中的濕法腐蝕的處理時(shí)間增長(zhǎng)，隧道氧化膜9形成時(shí)的制造效率降低，同時(shí)，在工序P3中形成的氧化膜12的孔的側(cè)面之腐蝕量的離散增加的緣故。即使在這種情況下，使氧化膜12的殘膜厚度大于等于5nm即可。
如上所述，在本實(shí)施例中，使用通過光刻設(shè)置了開口部的抗蝕劑掩模，通過各向異性干法刻蝕在氧化膜上形成與開口部同等大小的孔，據(jù)此，再通過濕法腐蝕來腐蝕掉殘留的規(guī)定殘膜厚度的氧化膜，通過這樣2個(gè)腐蝕工序，在隧道氧化膜形成區(qū)上形成隧道窗口，由此能夠使從腐蝕規(guī)定的殘膜厚度的濕法腐蝕所形成的隧道窗口的開口部的擴(kuò)大成為可控狀態(tài)，并能夠使用相同的光刻技術(shù)形成具有與混載的MOS晶體管的柵長(zhǎng)大體相等的微細(xì)隧道氧化膜，不必追加用于形成微細(xì)隧道氧化膜的其他光刻技術(shù)的工序，并能夠提高具有微細(xì)隧道氧化膜的EEPROM的制造效率。
此外，通過使規(guī)定的殘膜厚度大于等于5nm，能夠避免干法刻蝕后的硅襯底表層受到損傷，防止在那里形成的隧道氧化膜的薄膜品質(zhì)的降低，從而形成良好的隧道氧化膜。
進(jìn)而，通過使各向異性干法刻蝕的氧化膜的腐蝕厚度大于等于氧化膜厚度的80％，從而能夠縮短腐蝕速度較慢的濕法腐蝕的處理時(shí)間，謀求提高隧道氧化膜形成時(shí)的制造效率。
權(quán)利要求
1.一種非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法，其中，該非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器包括硅襯底、在該硅襯底上形成的柵氧化膜、夾持該柵氧化膜與所述硅襯底對(duì)置配置的浮置柵電極、用于向在所述柵氧化膜的一部分上形成的所述浮置柵電極進(jìn)行電子的寫入及擦除的電子通過的隧道氧化膜，其特征在于，包括準(zhǔn)備在所述柵氧化膜的一部分上設(shè)定了隧道氧化膜形成區(qū)的硅襯底的工序；在該硅襯底上形成氧化膜的工序；在所述氧化膜上，形成在所述隧道氧化膜形成區(qū)的內(nèi)側(cè)設(shè)置了開口部的抗蝕劑掩模的工序；以所述抗蝕劑掩模作為掩模，通過各向異性的干法刻蝕將在所述開口部上露出的氧化膜腐蝕成規(guī)定的殘膜厚度的工序；使所述抗蝕劑掩模原樣保留，通過濕法腐蝕使所述隧道氧化膜形成區(qū)的硅襯底露出，并形成隧道窗口的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述氧化膜的規(guī)定的殘膜厚度大于等于5nm。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述各向異性干法刻蝕所腐蝕的腐蝕厚度大于等于所述氧化膜厚度的80％。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種不降低非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造效率，又能形成微細(xì)隧道氧化膜的方法。一種非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制造方法，其中，該非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器包括硅襯底、在硅襯底上形成的柵氧化膜、夾持柵氧化膜與所述硅襯底對(duì)置配置的浮置柵電極、用于向在所述柵氧化膜的一部分上形成的所述浮置柵電極進(jìn)行電子的寫入及擦除的電子通過的隧道氧化膜，其特征在于，包括下述工序準(zhǔn)備在柵氧化膜的一部分上設(shè)定了隧道氧化膜形成區(qū)的硅襯底的工序；在硅襯底上形成氧化膜的工序；在氧化膜上，在隧道氧化膜形成區(qū)的內(nèi)側(cè)形成設(shè)置了開口部的抗蝕劑掩模的工序；以該抗蝕劑掩模作為掩模，通過各向異性干法刻蝕，使露出在開口部的氧化膜腐蝕成規(guī)定的殘膜厚度的工序；以及使上述抗蝕劑掩模保持原樣，通過濕法腐蝕使隧道氧化膜形成區(qū)的硅襯底露出并形成隧道窗口的工序。
文檔編號(hào)H01L21/28GK1822336SQ200510106489
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月16日
發(fā)明者吉田勝治 申請(qǐng)人:沖電氣工業(yè)株式會(huì)社