一次性可编程器件的制造方法

摘要

本发明提供一种一次性可编程器件的制造方法，在对浮栅上方沉积介质层之前，先对其表面用特定的药液进行清洗，以去除浮栅上经刻蚀后残留的电荷或颗粒，以获得更清洁的表面，并且此方法不会损害浮栅本体。之后，再进行后续的介质层沉积。如此一来，一次性可编程器件的浮栅上方不会存在电荷或颗粒，避免了浮栅在存储电子时由于电子不稳定导致存储单元失效的情况。

权利要求

1.一种一次性可编程器件的制造方法，其特征在于，包含如下步骤：在一衬底上形成二栅极，用以分别作为控制栅和浮栅；

形成掩蔽膜，所述掩蔽膜覆盖所述控制栅、浮栅及衬底；

去除所述浮栅上的部分厚度的掩蔽膜；

清洗所述浮栅；

形成介质层，所述介质层覆盖所述掩蔽膜的表面；

去除所述控制栅上的介质层和掩蔽膜；

在所述控制栅和浮栅的两侧分别形成源极和漏极，所述控制栅和浮栅共用一源极或漏极。

2.如权利要求1所述的一次性可编程器件的制造方法，其特征在于，清洗所述浮栅的步骤包括：使所述衬底整体进入酸槽中浸泡。

3.如权利要求2所述的一次性可编程器件的制造方法，其特征在于，所述酸槽包括第一酸槽和第二酸槽，所述第一酸槽盛放用HF和H2O以1：200的体积比配比而成的液体，所述第二酸槽盛放用NH4OH、H2O2和H2O以1：1.5：50的体积比配比而成的液体，所述衬底依次进入第一酸槽和第二酸槽中浸泡。

4.如权利要求3所述的一次性可编程器件的制造方法，其特征在于，在所述第一酸槽中去除所述浮栅上残留的被刻蚀掩蔽膜成分，在所述第二酸槽中浸泡时间为5分钟。

5.如权利要求1所述的一次性可编程器件的制造方法，其特征在于：所述掩蔽膜包含二氧化硅与氮化硅，在所述衬底上先生长二氧化硅再生长氮化硅。

6.如权利要求5所述的一次性可编程器件的制造方法，其特征在于：去除所述浮栅上的部分厚度的掩蔽膜的步骤包括：上光阻曝光显影后，通过干法刻蚀去除所述浮栅上的氮化硅和部分厚度的二氧化硅，再去除其余光阻。

7.如权利要求5所述的一次性可编程器件的制造方法，其特征在于：去除所述控制栅上的介质层和掩蔽膜的步骤包括：上光阻曝光显影后，通过湿法刻蚀去除所述控制栅上的介质层，再通过干法刻蚀去除所述控制栅上的氮化硅和部分二氧化硅，再去除光阻，最后通过湿法刻蚀去除所述控制栅上残余的二氧化硅。

8.如权利要求1所述的一次性可编程器件的制造方法，其特征在于：所述介质层为二氧化硅层。

9.如权利要求1所述的一次性可编程器件的制造方法，其特征在于：所述介质层的厚度大于所述掩蔽膜的厚度。

说明书

一次性可编程器件的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种一次性可编程器件的制造方法。

背景技术

[0002] 随着嵌入式应用的越来越广泛，产品的安全也显得越来越重要。一方面是为了保护硬件设计，另外一方面也是为了产品本身的安全，防止被修改。在嵌入式系统当中，所有的代码和系统数据都是被存储在FLASH芯片内部的。FLASH芯片的特点是可多次擦写，而且掉电数据不会丢失。为了保护FLASH中的数据，越来越多的FLASH厂商在FLASH内部提供了一种特殊的寄存器：OTP(one time programmable)寄存器，即一次性可编程寄存器。意思是这个寄存器是只可以编程一次的，编程后就再也不可以修改了。

[0003] OTP器件有多种类型，常见的为串联晶体管型OTP，这种OTP器件一般都是通过两个晶体管串联得到。其中一个作为控制管，另一个为读取管，读取管的栅极浮空而不与其他器件电连接，称为浮栅。浮栅是通过电荷的注入，达到改变读取管的阈值电压进而改变其开启关断状态的目的。

[0004] 生产OTP器件需要在浮栅上沉积介质层，使其不与其他器件电连接，而使控制栅露出以便连接金属线。现有的制造方法是通过光刻选择控制栅并加以刻蚀，以达到控制栅露出，而浮栅表面覆盖介质层的目的。然而，在光刻和刻蚀等工艺后，所述浮栅表面可能残留电荷或颗粒，使得OTP器件在后期的使用过程中出现存储电子不稳定，甚至存储单元失效的情况。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种一次性可编程器件的制造方法，以在生产过程中获得更清洁的浮栅表面，从而提高浮栅中存储电子的稳定性，所述方法包含以下步骤：

[0006] 在一衬底上形成二栅极，用以分别作为控制栅和浮栅；形成掩蔽膜，所述掩蔽膜覆盖所述控制栅、浮栅及衬底；去除所述浮栅上的部分厚度的掩蔽膜；清洗所述浮栅；形成介质层，所述介质层覆盖所述掩蔽膜的表面；去除所述控制栅上的介质层和掩蔽膜；在所述控制栅和浮栅的两侧分别形成源极和漏极，所述控制栅和浮栅共用一源极或漏极。

[0007] 可选的，清洗所述浮栅的步骤包括：使所述衬底整体进入酸槽中浸泡。

[0008] 可选的，所述酸槽包括第一酸槽和第二酸槽，所述第一酸槽盛放用HF和H2O以1：200的体积比配比而成的液体，所述第二酸槽盛放用NH4OH、H2O2和H2O以1：1.5：50的体积比配比而成的液体，所述衬底依次进入第一酸槽和第二酸槽中浸泡。

[0009] 可选的，在所述酸槽一中去除所述浮栅上残留的被刻蚀掩蔽膜成分，在所述酸槽二中浸泡时间为5分钟。

[0010] 可选的，所述掩蔽膜包含二氧化硅与氮化硅，在所述衬底上先生长二氧化硅再生长氮化硅。

[0011] 可选的，通过光刻工艺去除所述浮栅上的掩蔽膜的步骤包括：去除所述浮栅上的部分厚度的掩蔽膜的步骤包括：上光阻曝光显影后，通过干法刻蚀去除所述浮栅上的氮化硅和部分厚度的二氧化硅，再去除其余光阻。

[0012] 可选的，通过光刻工艺去除所述控制栅上的介质层和掩蔽膜的步骤包括：上光阻曝光显影后，通过湿法刻蚀去除所述控制栅上的介质层，再通过干法刻蚀去除所述控制栅上的氮化硅和部分二氧化硅，再去除光阻，最后通过湿法刻蚀去除所述控制栅上残余的其余二氧化硅。

[0013] 可选的，所述介质层为二氧化硅层。

[0014] 可选的，所述介质层的厚度大于所述掩蔽膜的厚度。

[0015] 相比于现有技术，本发明一次性可编程器件的制造方法在对浮栅上方沉积介质层之前，先对其表面用特定的药液进行清洗，以去除浮栅上经刻蚀后残留的电荷或颗粒，以获得更清洁的表面，并且此方法不会损害浮栅本体。之后，再进行后续的介质层沉积。如此一来，一次性可编程器件的浮栅上方不会存在电荷或颗粒，避免了浮栅在存储电子时由于电子不稳定导致存储单元失效的情况。

附图说明

[0016] 图1为本发明一实施例所述一次性可编程器件的制造方法的流程图。

[0017] 图2至图7为本发明一实施例所述一次性可编程器件的制造方法各个步骤的示意图。

具体实施方式

[0018] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，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率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

[0019] 如图1所述，本发明所述一次性可编程器件的制造方法包括以下步骤：

[0020] S1.在一衬底上形成二栅极，用以分别作为控制栅和浮栅；

[0021] 一次性可编程器件的包括多个种类，本实施例所述为串联晶体管型一次性可编程，其通过在衬底100上形成两个晶体管，一个为控制管，一个为读取管，通过公用一个源极或漏极而相互串联。如图2所示，在本步骤中，分别形成所述控制管和读取管的栅极，分别为控制栅300和浮栅200。

[0022] 在上述步骤中，所述衬底100为半导体衬底，可以是单晶硅、多晶硅或非晶硅，也可以是硅、锗、硅锗化合物或砷化镓等材料形成的衬底，所述半导体衬底可以具有外延层或绝缘层上硅结构，还可以是其他半导体材料，这里不一一列举。

[0023] S2.形成掩蔽膜，所述掩蔽膜覆盖所述控制栅、浮栅及衬底；

[0024] 如图3所示，本实施例所述的掩蔽膜包含二氧化硅膜10和氮化硅膜20，二氧化硅膜10在下而氮化硅膜20在上，即先对所述衬底100生长二氧化硅膜10，再在二氧化硅膜10上生长氮化硅膜20。其目的在于，氮化硅通常需要通过干法刻蚀去除，当需要去除掩蔽膜时，可仅采用干法刻蚀并对刻蚀出的气体进行监测以判断氮化硅膜20是否刻蚀完毕，当氮化硅膜
20刻蚀完毕时即停止刻蚀。以防过多地刻蚀掉下方的二氧化硅膜10，达到保护下方器件的作用。

[0025] S3.去除所述浮栅上的部分厚度的掩蔽膜；

[0026] 具体的方法采用光刻，步骤为：所述衬底100上光阻并显影，以区别所述浮栅200和控制栅300，并对所述浮栅200上的氮化硅膜20通过干法刻蚀的方式去除。如上所述，干法刻蚀时通过监控刻蚀出的气体来判断所述氮化硅膜20是否完全去除，当刻蚀出的气体发生变化时判断已开始刻蚀下方的二氧化硅膜10，此时停止干法刻蚀。干法刻蚀完成后，去除其余光阻，即控制栅300上的光阻。步骤3完成后的形态如图4所示。此时，浮栅200的表面仅剩部分二氧化硅层10，控制栅300的表面同图2，覆盖有掩蔽膜。

[0027] S4.清洗所述浮栅；

[0028] 清洗的方式为，将所述覆盖掩蔽膜后的衬底100放入酸槽中浸泡，以去除浮栅200上经刻蚀后的残留电荷或颗粒，以使浮栅200获得更清洁的表面。酸槽中液体以完全去除残留电荷或颗粒，而不损坏下方的浮栅200为目的而配置。

[0029] 优选地，可设置两个酸槽，所述衬底进入依次进入两个酸槽，即第一酸槽和第二酸槽中浸泡。所述第一酸槽盛放用HF和H2O以1：200的体积比配比而成的酸性液体，主要为去除浮栅200上经刻蚀后可能残留的氮化硅20，以露出浮栅200的表面。所述第二酸槽盛放用NH4OH、H2O2和H2O以1：1.5：50的体积比配比而成的碱性液体，用来洗掉可能存在与浮栅200表面的颗粒，金属离子等等，以得到清洁的浮栅200的表面。具体的，在所述第一酸槽中的浸泡在常温下进行，去除大约2A的二氧化硅即可；在所述第二酸槽中的浸泡在35摄氏度的条件中进行，时间约为5分钟，即可洗掉存在于浮栅200上的残留电荷或颗粒。

[0030] S5.形成介质层，所述介质层覆盖所述掩蔽膜的表面；

[0031] 介质层30的材料为二氧化硅，所述浮栅200上若有留下的部分掩蔽膜，则其为二氧化硅膜10。因此经生长介质层30后，在所述浮栅200上形成较厚的二氧化硅层，达到浮栅200浮空而不与其他器件电连接的目的。而在生长介质层30后，控制栅300上也覆盖了较厚的介质层30，如图5所示。

[0032] 具体的，所述介质层30的厚度大于之前沉积的掩蔽膜，即二氧化硅膜10和氮化硅膜20的厚度。具体的，掩蔽膜中二氧化硅的量为130A，氮化硅的量为260A，而介质层30也为二氧化硅，其量为600A。

[0033] S6.去除所述控制栅上的介质层和掩蔽膜；

[0034] 具体的实现方法为光刻，其步骤包括：所述衬底100上光阻并显影，以区别所述浮栅200和控制栅300，并先对所述控制栅300上的介质层30通过湿法刻蚀的方式去除，再通过干法刻蚀去除下方的氮化硅膜20。如上所述，干法刻蚀时通过监控刻蚀出的气体来判断所述氮化硅膜20是否完全去除，当刻蚀出的气体发生变化时判断已开始刻蚀下方的二氧化硅膜10，此时停止干法刻蚀。干法刻蚀完成后，去除其余光阻，即浮栅300上的光阻。步骤6完成后的形态如图6所示，此时浮栅200被介质层30覆盖，而控制栅300的表面覆盖部分二氧化硅膜10。

[0035] 先后经上述湿法刻蚀和干法刻蚀去除控制栅300上的介质层30和氮化硅膜20后，控制栅300上还具有部分二氧化硅膜10，此时需通过控制药液和作业时间，将控制栅上的剩余掩蔽膜(即部分二氧化硅膜10)通过湿法刻蚀去除，以露出控制栅300的表面，便于后续在其上淀积金属并连接到其他器件。将剩余掩蔽膜完全去除后，衬底100的形态如图7所示，此时浮栅200被介质层30覆盖，而控制栅300的表面露出。

[0036] S7.在所述控制栅和浮栅的两侧分别形成源极和漏极，所述控制栅和浮栅公用一源极或漏极。

[0037] 在控制栅300和浮栅200均完成后，即可分别在在控制栅300和浮栅200的两侧形成源极和漏极，在OTP器件中控制栅300和浮栅200串联，因此在其中间公用源极或漏极。

[0038] 一次性可编程器件可能只是一个芯片的一部分，在芯片中还包含其他器件，因此在生产带在一次性可编程器件的芯片过程中，还会涉及其他器件的一起生产。在这种情况下，其他器件和控制栅300同等，即和控制栅300经历相同的沉积和刻蚀动作即可。

[0039] 同现有技术相比，本发明的一次性可编程器件的制造方法在对浮栅200沉积介质层之前，先对其表面用特定的药液进行清洗，以去除浮栅200上经刻蚀后的残留电荷或颗粒，以获得更清洁的表面，并且不会损害浮栅本体，之后，再进行后续的介质层沉积。如此一来，一次性可编程器件的浮栅上方不会存在电荷或颗粒，避免了浮栅在存储电子时由于电子不稳定导致存储单元失效的情况。

[0040] 显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。