專利名稱：Otp器件的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種OTP器件的形成方法。
背景技術(shù)：
一次可編程(OTP，One Time Programmable)器件是一種常用的存儲器，屬于只讀 存儲器，由于只能進(jìn)行一次編程，故此得名。OTP器件出廠時(shí)，一般存儲內(nèi)容都是0或1，用 戶可以根據(jù)自己的需要對其進(jìn)行編程，將用戶數(shù)據(jù)寫入。OTP器件由于結(jié)構(gòu)簡單、易于使用、 造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，在微控制器(MCU，Micro Control Unit)等芯片中可以替代傳統(tǒng)的電可擦 寫存儲器(EPROM)，受到廣泛的使用。圖1至圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種OTP器件的形成方法。參考圖1，提供半導(dǎo)體基底10，所述半導(dǎo)體基底10上并列形成有選擇柵(SG， Selective Gate) 11和浮柵(FG, Floating Gate) 12，此外還形成有介質(zhì)層13，所述介質(zhì)層 13覆蓋所述半導(dǎo)體基底10的表面和所述選擇柵11和浮柵12。所述選擇柵11和浮柵12 的材料一般為多晶硅，所述介質(zhì)層13的材料一般為氧化硅。所述介質(zhì)層13用作金屬硅化 物阻擋層(SAB，Salicide Block)，用于后續(xù)金屬硅化物的形成過程中防止在浮柵12上形 成金屬硅化物。需要說明的是，所述選擇柵11下方還形成有柵介質(zhì)層(圖中未示出)，所述 選擇柵兩側(cè)的半導(dǎo)體基底10中還形成有源區(qū)和漏區(qū)(圖中未示出)；所述浮柵12下方還 形成有隧穿介質(zhì)層(圖中未示出)。通過選擇柵11可以選中該存儲單元，使得電荷隧穿穿 過所述隧穿介質(zhì)層進(jìn)入浮柵12中，完成器件的編程。參考圖2，在所述介質(zhì)層13上形成光刻膠層并圖形化，形成圖形化的光刻膠14，所 述圖形化的光刻膠14覆蓋所述浮柵12上方的介質(zhì)層13;之后以所述圖形化的光刻膠14為 掩膜對所述介質(zhì)層13進(jìn)行刻蝕，至暴露出所述選擇柵11。本步驟的刻蝕方法一般為干法刻 蝕。參考圖3，使用濕法刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底10表面剩余的介質(zhì)層13。由于圖形 化的光刻膠14的掩膜和保護(hù)作用，所述浮柵12上方的介質(zhì)層13得以保留，有利于改善浮 柵12的電荷存儲能力，即改善整個(gè)OTP器件的數(shù)據(jù)保持能力。由于光刻膠層的材料以高分子聚合物為主，和OTP器件中常用的介質(zhì)層13的材料 之間的粘附性較差，因此在刻蝕過程中，尤其是在濕法刻蝕去除半導(dǎo)體基底10表面上剩余 的介質(zhì)層13時(shí)，圖形化的光刻膠14容易剝離脫落，殘留在濕法刻蝕的反應(yīng)溶液中的圖形化 的光刻膠14還會造成顆粒(particle)污染，而且還會影響后續(xù)使用該濕法刻蝕機(jī)臺的其 他產(chǎn)品的良率。此外，圖形化的光刻膠14剝離脫落后，會將所述浮柵12上方的介質(zhì)層13 暴露出來，使得浮柵12上方的介質(zhì)層13在刻蝕過程中被全部或部分去除，導(dǎo)致器件的數(shù)據(jù) 保持能力下降。申請?zhí)枮?00810044082. 4的中國專利申請中公開了一種OTP器件結(jié)構(gòu)及其制備 方法，但也沒有解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是OTP器件的形成過程中光刻膠層容易剝離脫落，導(dǎo)致顆粒污 染的問題。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種OTP器件的形成方法，包括提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底上并列形成有選擇柵和浮柵；形成介質(zhì)層，覆蓋所述選擇柵、浮柵和半導(dǎo)體基底的表面；在所述介質(zhì)層的表面引入氮元素；在所述介質(zhì)層的表面形成圖形化的光刻膠，所述圖形化的光刻膠覆蓋所述浮柵上 方的介質(zhì)層；以所述圖形化的光刻膠為掩膜對所述介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，暴露出所述選擇柵和半導(dǎo) 體基底的表面。可選的，所述在所述介質(zhì)層的表面引入氮元素包括使用含氮元素的等離子氣體 對所述介質(zhì)層的表面進(jìn)行等離子體處理?？蛇x的，所述含氮元素的等離子氣體為NH3或N2O的等離子體?？蛇x的，所述介質(zhì)層的材料為氧化硅?？蛇x的，所述以所述圖形化的光刻膠為掩膜對所述介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕包括以所述圖形化的光刻膠為掩膜，使用干法刻蝕對所述介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，至暴露出 所述選擇柵；以所述圖形化的光刻膠為掩膜，使用濕法刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余的 介質(zhì)層?？蛇x的，所述在所述介質(zhì)層的表面形成圖形化的光刻膠包括在所述介質(zhì)層的表面形成光刻膠層；對所述光刻膠層進(jìn)行圖形化，形成圖形化的光刻膠，所述圖形化的光刻膠覆蓋所 述浮柵上方的介質(zhì)層?？蛇x的，所述選擇柵和浮柵的材料為多晶硅。可選的，所述OTP器件的形成方法還包括去除所述圖形化的光刻膠。可選的，使用灰化法去除所述圖形化的光刻膠?？蛇x的，在去除所述圖形化的光刻膠之后還包括在所述選擇柵的表面形成金屬 硅化物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案有如下優(yōu)點(diǎn)本技術(shù)方案首先在覆蓋于浮柵和選擇柵上的介質(zhì)層的表面引入氮元素，之后再在 其上形成圖形化的光刻膠，從而有效的提高了所述介質(zhì)層和圖形化的光刻膠之間的粘附 性，避免了在濕法刻蝕過程中圖形化的光刻膠剝離脫落導(dǎo)致的顆粒污染的問題，此外還能 夠避免浮柵上方的介質(zhì)層受損，防止OTP器件的數(shù)據(jù)保持能力受到影響。


圖1至圖3是現(xiàn)有技術(shù)的一種OTP器件的形成方法的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的OTP器件的形成方法的流程示意圖；圖5至圖11是本發(fā)明實(shí)施例的OTP器件的形成方法的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有技術(shù)中由于光刻膠層和介質(zhì)層之間的粘附性較差，在濕法刻蝕過程中容易脫 落，導(dǎo)致顆粒污染。本技術(shù)方案首先在覆蓋于浮柵和選擇柵上的介質(zhì)層的表面引入氮元素，之后再在 其上形成圖形化的光刻膠，從而有效的提高了所述介質(zhì)層和圖形化的光刻膠之間的粘附 性，避免了在濕法刻蝕過程中圖形化的光刻膠剝離脫落導(dǎo)致的顆粒污染的問題，此外還能 夠避免浮柵上方的介質(zhì)層受損，防止OTP器件的數(shù)據(jù)保持能力受到影響。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不 同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類 似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施方式
的限制。圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例的OTP器件的形成方法的流程示意圖，如圖4所示，包 括步驟S21，提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底上并列形成有選擇柵和浮柵；步驟S22，形成介質(zhì)層，覆蓋所述選擇柵、浮柵和半導(dǎo)體基底的表面；步驟S23，在所述介質(zhì)層的表面引入氮元素；步驟S24，在所述介質(zhì)層的表面形成圖形化的光刻膠，所述圖形化的光刻膠覆蓋所 述浮柵上方的介質(zhì)層；步驟S25，以所述圖形化的光刻膠為掩膜對所述介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，暴露出所述選擇 柵和半導(dǎo)體基底的表面。圖5至圖11示出了本發(fā)明實(shí)施例的OTP器件的形成方法的各中間結(jié)構(gòu)的剖面圖， 下面結(jié)合圖4和圖5至圖1對本實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。結(jié)合圖4和圖5，執(zhí)行步驟S21，提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底上并列形成有選 擇柵和浮柵。具體的，提供半導(dǎo)體基底20，所述半導(dǎo)體基底20上并列形成有選擇柵21和浮 柵22。所述半導(dǎo)體基底20的材料可以是硅襯底、硅鍺襯底、III-V族元素化合物襯底(如 砷化鎵、磷化銦、氮化鎵等)、碳化硅襯底或其疊層結(jié)構(gòu)，或絕緣體上硅結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中優(yōu) 選為硅襯底。所述選擇柵21和浮柵22的材料為多晶硅。需要說明的是，在所述選擇柵21下方的半導(dǎo)體基底20上還形成有柵介質(zhì)層(圖 中未示出)，所述選擇柵21兩側(cè)的半導(dǎo)體基底20中還形成有源區(qū)和漏區(qū)(圖中未示出)， 所述浮柵22下方的半導(dǎo)體基底20上還形成有隧穿介質(zhì)層(圖中未示出)。結(jié)合圖4和圖6，執(zhí)行步驟S22，形成介質(zhì)層，覆蓋所述選擇柵、浮柵和半導(dǎo)體基底 的表面。具體的，形成介質(zhì)層23，覆蓋所述選擇柵21、浮柵22和半導(dǎo)體基底20的表面。本 實(shí)施例中所述介質(zhì)層23的材料為氧化硅，其形成方法為化學(xué)氣相沉積(CVD)。此外，所述介 質(zhì)層23也可以是其他材料，如氧化硅和氮化硅的疊層結(jié)構(gòu)。結(jié)合圖4和圖7，執(zhí)行步驟S23，在所述介質(zhì)層的表面引入氮元素。具體的，使用含 氮元素的等離子氣體對所述介質(zhì)層的表面進(jìn)行等離子體處理，使得氮離子擴(kuò)散進(jìn)入所述介 質(zhì)層23的表面中。在一具體實(shí)施例中，可以通入NH3或N2O或其他含氮元素的氣體的等離子體，使其流過所述介質(zhì)層23的表面，使得其中的氮離子擴(kuò)散進(jìn)入介質(zhì)層23的表面并與其 結(jié)合。在其他具體實(shí)施例中，還可以通過離子注入等方法將氮離子注入至所述介質(zhì)層23的 表面。結(jié)合圖4和圖8，執(zhí)行步驟S24，在所述介質(zhì)層的表面形成圖形化的光刻膠，所述圖 形化的光刻膠覆蓋所述浮柵上方的介質(zhì)層。具體的，在所述介質(zhì)層23的表面形成圖形化的 光刻膠24，所述圖形化的光刻膠24的形成過程可以包括在所述介質(zhì)層23的表面形成光 刻膠層；對所述光刻膠層進(jìn)行圖形化，形成圖形化的光刻膠24，所述圖形化的光刻膠24覆 蓋所述浮柵22上方的介質(zhì)層23，所述圖形化的過程可以包括曝光、顯影、定影等。由于所述 介質(zhì)層23的表面中引入有氮元素，使得光刻膠層和圖形化的光刻膠24與介質(zhì)層23之間的 粘附性較強(qiáng)。結(jié)合圖4和圖9至圖11，執(zhí)行步驟S25，以所述圖形化的光刻膠為掩膜對所述介質(zhì) 層進(jìn)行刻蝕，暴露出所述選擇柵和半導(dǎo)體基底的表面。作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述介質(zhì)層 的刻蝕過程包括干法刻蝕和濕法刻蝕兩個(gè)步驟。具體的，首先參考圖9，以所述圖形化的光刻膠24為掩膜，使用干法刻蝕對所述介 質(zhì)層23進(jìn)行刻蝕，至暴露出所述選擇柵21的表面。本實(shí)施例中介質(zhì)層23的材料為氧化硅， 干法刻蝕中采用的氣體可以是含氟的等離子體，如CF4等。之后參考圖10，以所述圖形化的光刻膠24為掩膜，使用濕法刻蝕去除所述半導(dǎo)體 基底20表面上剩余的介質(zhì)層23，即將半導(dǎo)體基底20表面上未被圖形化的光刻膠24覆蓋 的介質(zhì)層23去除，暴露出所述半導(dǎo)體基底20的表面。本實(shí)施例中介質(zhì)層23的材料為氧化 硅，所述濕法刻蝕中采用的刻蝕溶液可以是氫氟酸溶液。由于在所述介質(zhì)層23的表面中引入了氮元素，大大加強(qiáng)了介質(zhì)層23和圖形化的 光刻膠24之間的粘附性，避免了圖形化的光刻膠24在刻蝕過程中，特別是在濕法刻蝕中剝 離脫落，避免圖形化的光刻膠24剝離脫落導(dǎo)致的顆粒污染問題，同時(shí)也防止了浮柵22上方 的介質(zhì)層23被誤刻蝕的問題，有利于保持浮柵22上方的介質(zhì)層23的厚度，防止OTP器件 的數(shù)據(jù)保持能力受到影響。之后參考圖11，去除所述介質(zhì)層23上方的圖形化的光刻膠，去除的方法可以是灰 化法，如使用氧氣或氧氣的等離子體進(jìn)行灰化。灰化后還可以對所述介質(zhì)層23的表面進(jìn)行清洗。之后可以在所述選擇柵21的表面形成金屬硅化物，所述介質(zhì)層23可以用作金屬 硅化物阻擋層，以防止在浮柵22的表面也生成金屬硅化物，影響器件的性能。綜上，本技術(shù)方案首先在覆蓋于浮柵和選擇柵上的介質(zhì)層的表面引入氮元素，之 后再在其上形成圖形化的光刻膠，從而有效的提高了所述介質(zhì)層和圖形化的光刻膠之間的 粘附性，避免了在濕法刻蝕過程中圖形化的光刻膠剝離脫落導(dǎo)致的顆粒污染的問題，此外 還能夠避免浮柵上方的介質(zhì)層受損，防止OTP器件的數(shù)據(jù)保持能力受到影響。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域 技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā) 明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案 的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種OTP器件的形成方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底上并列形成有選擇柵和浮柵； 形成介質(zhì)層，覆蓋所述選擇柵、浮柵和半導(dǎo)體基底的表面； 在所述介質(zhì)層的表面引入氮元素；在所述介質(zhì)層的表面形成圖形化的光刻膠，所述圖形化的光刻膠覆蓋所述浮柵上方的 介質(zhì)層；以所述圖形化的光刻膠為掩膜對所述介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，暴露出所述選擇柵和半導(dǎo)體基 底的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述在所述介質(zhì)層的表面 引入氮元素包括使用含氮元素的等離子氣體對所述介質(zhì)層的表面進(jìn)行等離子體處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述含氮元素的等離子氣 體為NH3或N2O的等離子體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述介質(zhì)層的材料為氧化娃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述以所述圖形化的光刻 膠為掩膜對所述介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕包括以所述圖形化的光刻膠為掩膜，使用干法刻蝕對所述介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，至暴露出所述 選擇柵；以所述圖形化的光刻膠為掩膜，使用濕法刻蝕去除所述半導(dǎo)體基底表面上剩余的介質(zhì)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述在所述介質(zhì)層的表面 形成圖形化的光刻膠包括在所述介質(zhì)層的表面形成光刻膠層；對所述光刻膠層進(jìn)行圖形化，形成所述圖形化的光刻膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述選擇柵和浮柵的材料為多晶娃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，還包括去除所述圖形化 的光刻膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，使用灰化法去除所述圖形 化的光刻膠。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，在去除所述圖形化的光 刻膠之后還包括在所述選擇柵的表面形成金屬硅化物。
全文摘要
一種OTP器件的形成方法，包括提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底上并列形成有選擇柵和浮柵；形成介質(zhì)層，覆蓋所述選擇柵、浮柵和半導(dǎo)體基底的表面；在所述介質(zhì)層的表面引入氮元素；在所述介質(zhì)層的表面形成圖形化的光刻膠，所述圖形化的光刻膠覆蓋所述浮柵上方的介質(zhì)層；以所述圖形化的光刻膠為掩膜對所述介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，暴露出所述選擇柵和半導(dǎo)體基底的表面。本發(fā)明能夠改善介質(zhì)層和圖形化的光刻膠的粘附性，避免圖形化的光刻膠剝離脫落導(dǎo)致的顆粒污染問題，而且也可以避免OTP器件的數(shù)據(jù)保存能力受到影響。
文檔編號H01L21/311GK102122642SQ20111002988
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者孫凌 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司