专利名称：Otp器件的形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种OTP器件的形成方法。
背景技术：
一次可编程(OTP，One Time Programmable)器件是一种常用的存储器，属于只读 存储器，由于只能进行一次编程，故此得名。OTP器件出厂时，一般存储内容都是0或1，用 户可以根据自己的需要对其进行编程，将用户数据写入。OTP器件由于结构简单、易于使用、 造价较低等优点，在微控制器(MCU，Micro Control Unit)等芯片中可以替代传统的电可擦 写存储器(EPROM)，受到广泛的使用。图1至图3示出了现有技术的一种OTP器件的形成方法。参考图1，提供半导体基底10，所述半导体基底10上并列形成有选择栅(SG， Selective Gate) 11和浮栅(FG, Floating Gate) 12，此外还形成有介质层13，所述介质层 13覆盖所述半导体基底10的表面和所述选择栅11和浮栅12。所述选择栅11和浮栅12 的材料一般为多晶硅，所述介质层13的材料一般为氧化硅。所述介质层13用作金属硅化 物阻挡层(SAB，Salicide Block)，用于后续金属硅化物的形成过程中防止在浮栅12上形 成金属硅化物。需要说明的是，所述选择栅11下方还形成有栅介质层(图中未示出)，所述 选择栅两侧的半导体基底10中还形成有源区和漏区(图中未示出)；所述浮栅12下方还 形成有隧穿介质层(图中未示出)。通过选择栅11可以选中该存储单元，使得电荷隧穿穿 过所述隧穿介质层进入浮栅12中，完成器件的编程。参考图2，在所述介质层13上形成光刻胶层并图形化，形成图形化的光刻胶14，所 述图形化的光刻胶14覆盖所述浮栅12上方的介质层13;之后以所述图形化的光刻胶14为 掩膜对所述介质层13进行刻蚀，至暴露出所述选择栅11。本步骤的刻蚀方法一般为干法刻 蚀。参考图3，使用湿法刻蚀去除所述半导体基底10表面剩余的介质层13。由于图形 化的光刻胶14的掩膜和保护作用，所述浮栅12上方的介质层13得以保留，有利于改善浮 栅12的电荷存储能力，即改善整个OTP器件的数据保持能力。由于光刻胶层的材料以高分子聚合物为主，和OTP器件中常用的介质层13的材料 之间的粘附性较差，因此在刻蚀过程中，尤其是在湿法刻蚀去除半导体基底10表面上剩余 的介质层13时，图形化的光刻胶14容易剥离脱落，残留在湿法刻蚀的反应溶液中的图形化 的光刻胶14还会造成颗粒(particle)污染，而且还会影响后续使用该湿法刻蚀机台的其 他产品的良率。此外，图形化的光刻胶14剥离脱落后，会将所述浮栅12上方的介质层13 暴露出来，使得浮栅12上方的介质层13在刻蚀过程中被全部或部分去除，导致器件的数据 保持能力下降。申请号为200810044082. 4的中国专利申请中公开了一种OTP器件结构及其制备 方法，但也没有解决上述问题。
发明内容
本发明解决的问题是OTP器件的形成过程中光刻胶层容易剥离脱落，导致颗粒污 染的问题。为解决上述问题，本发明提供了一种OTP器件的形成方法，包括提供半导体基底，所述半导体基底上并列形成有选择栅和浮栅；形成介质层，覆盖所述选择栅、浮栅和半导体基底的表面；在所述介质层的表面引入氮元素；在所述介质层的表面形成图形化的光刻胶，所述图形化的光刻胶覆盖所述浮栅上 方的介质层；以所述图形化的光刻胶为掩膜对所述介质层进行刻蚀，暴露出所述选择栅和半导 体基底的表面。可选的，所述在所述介质层的表面引入氮元素包括使用含氮元素的等离子气体 对所述介质层的表面进行等离子体处理。可选的，所述含氮元素的等离子气体为NH3或N2O的等离子体。可选的，所述介质层的材料为氧化硅。可选的，所述以所述图形化的光刻胶为掩膜对所述介质层进行刻蚀包括以所述图形化的光刻胶为掩膜，使用干法刻蚀对所述介质层进行刻蚀，至暴露出 所述选择栅；以所述图形化的光刻胶为掩膜，使用湿法刻蚀去除所述半导体基底表面上剩余的 介质层。可选的，所述在所述介质层的表面形成图形化的光刻胶包括在所述介质层的表面形成光刻胶层；对所述光刻胶层进行图形化，形成图形化的光刻胶，所述图形化的光刻胶覆盖所 述浮栅上方的介质层。可选的，所述选择栅和浮栅的材料为多晶硅。可选的，所述OTP器件的形成方法还包括去除所述图形化的光刻胶。可选的，使用灰化法去除所述图形化的光刻胶。可选的，在去除所述图形化的光刻胶之后还包括在所述选择栅的表面形成金属 硅化物。与现有技术相比，本发明的技术方案有如下优点本技术方案首先在覆盖于浮栅和选择栅上的介质层的表面引入氮元素，之后再在 其上形成图形化的光刻胶，从而有效的提高了所述介质层和图形化的光刻胶之间的粘附 性，避免了在湿法刻蚀过程中图形化的光刻胶剥离脱落导致的颗粒污染的问题，此外还能 够避免浮栅上方的介质层受损，防止OTP器件的数据保持能力受到影响。
图1至图3是现有技术的一种OTP器件的形成方法的中间结构的剖面图；图4是本发明实施例的OTP器件的形成方法的流程示意图；图5至图11是本发明实施例的OTP器件的形成方法的中间结构的剖面图。
具体实施例方式现有技术中由于光刻胶层和介质层之间的粘附性较差，在湿法刻蚀过程中容易脱 落，导致颗粒污染。本技术方案首先在覆盖于浮栅和选择栅上的介质层的表面引入氮元素，之后再在 其上形成图形化的光刻胶，从而有效的提高了所述介质层和图形化的光刻胶之间的粘附 性，避免了在湿法刻蚀过程中图形化的光刻胶剥离脱落导致的颗粒污染的问题，此外还能 够避免浮栅上方的介质层受损，防止OTP器件的数据保持能力受到影响。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施方式
做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不 同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类 似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式
的限制。图4示出了本发明实施例的OTP器件的形成方法的流程示意图，如图4所示，包 括步骤S21，提供半导体基底，所述半导体基底上并列形成有选择栅和浮栅；步骤S22，形成介质层，覆盖所述选择栅、浮栅和半导体基底的表面；步骤S23，在所述介质层的表面引入氮元素；步骤S24，在所述介质层的表面形成图形化的光刻胶，所述图形化的光刻胶覆盖所 述浮栅上方的介质层；步骤S25，以所述图形化的光刻胶为掩膜对所述介质层进行刻蚀，暴露出所述选择 栅和半导体基底的表面。图5至图11示出了本发明实施例的OTP器件的形成方法的各中间结构的剖面图， 下面结合图4和图5至图1对本实施例进行详细说明。结合图4和图5，执行步骤S21，提供半导体基底，所述半导体基底上并列形成有选 择栅和浮栅。具体的，提供半导体基底20，所述半导体基底20上并列形成有选择栅21和浮 栅22。所述半导体基底20的材料可以是硅衬底、硅锗衬底、III-V族元素化合物衬底(如 砷化镓、磷化铟、氮化镓等)、碳化硅衬底或其叠层结构，或绝缘体上硅结构，本实施例中优 选为硅衬底。所述选择栅21和浮栅22的材料为多晶硅。需要说明的是，在所述选择栅21下方的半导体基底20上还形成有栅介质层(图 中未示出)，所述选择栅21两侧的半导体基底20中还形成有源区和漏区(图中未示出)， 所述浮栅22下方的半导体基底20上还形成有隧穿介质层(图中未示出)。结合图4和图6，执行步骤S22，形成介质层，覆盖所述选择栅、浮栅和半导体基底 的表面。具体的，形成介质层23，覆盖所述选择栅21、浮栅22和半导体基底20的表面。本 实施例中所述介质层23的材料为氧化硅，其形成方法为化学气相沉积(CVD)。此外，所述介 质层23也可以是其他材料，如氧化硅和氮化硅的叠层结构。结合图4和图7，执行步骤S23，在所述介质层的表面引入氮元素。具体的，使用含 氮元素的等离子气体对所述介质层的表面进行等离子体处理，使得氮离子扩散进入所述介 质层23的表面中。在一具体实施例中，可以通入NH3或N2O或其他含氮元素的气体的等离子体，使其流过所述介质层23的表面，使得其中的氮离子扩散进入介质层23的表面并与其 结合。在其他具体实施例中，还可以通过离子注入等方法将氮离子注入至所述介质层23的 表面。结合图4和图8，执行步骤S24，在所述介质层的表面形成图形化的光刻胶，所述图 形化的光刻胶覆盖所述浮栅上方的介质层。具体的，在所述介质层23的表面形成图形化的 光刻胶24，所述图形化的光刻胶24的形成过程可以包括在所述介质层23的表面形成光 刻胶层；对所述光刻胶层进行图形化，形成图形化的光刻胶24，所述图形化的光刻胶24覆 盖所述浮栅22上方的介质层23，所述图形化的过程可以包括曝光、显影、定影等。由于所述 介质层23的表面中引入有氮元素，使得光刻胶层和图形化的光刻胶24与介质层23之间的 粘附性较强。结合图4和图9至图11，执行步骤S25，以所述图形化的光刻胶为掩膜对所述介质 层进行刻蚀，暴露出所述选择栅和半导体基底的表面。作为一个优选的实施例，所述介质层 的刻蚀过程包括干法刻蚀和湿法刻蚀两个步骤。具体的，首先参考图9，以所述图形化的光刻胶24为掩膜，使用干法刻蚀对所述介 质层23进行刻蚀，至暴露出所述选择栅21的表面。本实施例中介质层23的材料为氧化硅， 干法刻蚀中采用的气体可以是含氟的等离子体，如CF4等。之后参考图10，以所述图形化的光刻胶24为掩膜，使用湿法刻蚀去除所述半导体 基底20表面上剩余的介质层23，即将半导体基底20表面上未被图形化的光刻胶24覆盖 的介质层23去除，暴露出所述半导体基底20的表面。本实施例中介质层23的材料为氧化 硅，所述湿法刻蚀中采用的刻蚀溶液可以是氢氟酸溶液。由于在所述介质层23的表面中引入了氮元素，大大加强了介质层23和图形化的 光刻胶24之间的粘附性，避免了图形化的光刻胶24在刻蚀过程中，特别是在湿法刻蚀中剥 离脱落，避免图形化的光刻胶24剥离脱落导致的颗粒污染问题，同时也防止了浮栅22上方 的介质层23被误刻蚀的问题，有利于保持浮栅22上方的介质层23的厚度，防止OTP器件 的数据保持能力受到影响。之后参考图11，去除所述介质层23上方的图形化的光刻胶，去除的方法可以是灰 化法，如使用氧气或氧气的等离子体进行灰化。灰化后还可以对所述介质层23的表面进行清洗。之后可以在所述选择栅21的表面形成金属硅化物，所述介质层23可以用作金属 硅化物阻挡层，以防止在浮栅22的表面也生成金属硅化物，影响器件的性能。综上，本技术方案首先在覆盖于浮栅和选择栅上的介质层的表面引入氮元素，之 后再在其上形成图形化的光刻胶，从而有效的提高了所述介质层和图形化的光刻胶之间的 粘附性，避免了在湿法刻蚀过程中图形化的光刻胶剥离脱落导致的颗粒污染的问题，此外 还能够避免浮栅上方的介质层受损，防止OTP器件的数据保持能力受到影响。本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域 技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发 明技术方案做出可能的变动和修改，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作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案 的保护范围。
权利要求
1.一种OTP器件的形成方法，其特征在于，包括提供半导体基底，所述半导体基底上并列形成有选择栅和浮栅； 形成介质层，覆盖所述选择栅、浮栅和半导体基底的表面； 在所述介质层的表面引入氮元素；在所述介质层的表面形成图形化的光刻胶，所述图形化的光刻胶覆盖所述浮栅上方的 介质层；以所述图形化的光刻胶为掩膜对所述介质层进行刻蚀，暴露出所述选择栅和半导体基 底的表面。
2.根据权利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述在所述介质层的表面 引入氮元素包括使用含氮元素的等离子气体对所述介质层的表面进行等离子体处理。
3.根据权利要求2所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述含氮元素的等离子气 体为NH3或N2O的等离子体。
4.根据权利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述介质层的材料为氧化娃。
5.根据权利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述以所述图形化的光刻 胶为掩膜对所述介质层进行刻蚀包括以所述图形化的光刻胶为掩膜，使用干法刻蚀对所述介质层进行刻蚀，至暴露出所述 选择栅；以所述图形化的光刻胶为掩膜，使用湿法刻蚀去除所述半导体基底表面上剩余的介质层。
6.根据权利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述在所述介质层的表面 形成图形化的光刻胶包括在所述介质层的表面形成光刻胶层；对所述光刻胶层进行图形化，形成所述图形化的光刻胶。
7.根据权利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，所述选择栅和浮栅的材料为多晶娃。
8.根据权利要求1所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，还包括去除所述图形化 的光刻胶。
9.根据权利要求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图形 化的光刻胶。
10.根据权利要求8所述的OTP器件的形成方法，其特征在于，在去除所述图形化的光 刻胶之后还包括在所述选择栅的表面形成金属硅化物。
全文摘要
一种OTP器件的形成方法，包括提供半导体基底，所述半导体基底上并列形成有选择栅和浮栅；形成介质层，覆盖所述选择栅、浮栅和半导体基底的表面；在所述介质层的表面引入氮元素；在所述介质层的表面形成图形化的光刻胶，所述图形化的光刻胶覆盖所述浮栅上方的介质层；以所述图形化的光刻胶为掩膜对所述介质层进行刻蚀，暴露出所述选择栅和半导体基底的表面。本发明能够改善介质层和图形化的光刻胶的粘附性，避免图形化的光刻胶剥离脱落导致的颗粒污染问题，而且也可以避免OTP器件的数据保存能力受到影响。
文档编号H01L21/311GK102122642SQ20111002988
公开日2011年7月13日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者孙凌 申请人:上海宏力半导体制造有限公司