[發(fā)明專利]制作硅納米點(diǎn)及非易失性存儲器的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710046799.8
• 申請日: 2007-09-30
• 公開（公告）號: CN101399190A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋化龍;馮永剛;張復(fù)雄;林靜
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L21/28;H01L21/336;H01L21/8247;B82B3/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制作硅納米點(diǎn)及非易失性存儲器的方法。

背景技術(shù)

隨著非易失性存儲器制作工藝的發(fā)展，器件的臨界尺寸越來越小，而且對非易失性存儲器的存儲密度要求也越來越高。在具有介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層的三層堆疊結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器的制作工藝中，采用具有離散的納米點(diǎn)的捕獲電荷層取代現(xiàn)有技術(shù)中有一定厚度的捕獲電荷層，可以減少非易失性存儲器的橫向漏電，降低形成的非易失性存儲器捕獲電荷層的厚度，并提高存儲器的存儲能力。

圖1給出具有作為電荷捕獲位的納米點(diǎn)的非易失性存儲器的典型結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖1所示，源/漏區(qū)11a和漏/源區(qū)11b形成于半導(dǎo)體襯底10中。溝道區(qū)設(shè)置于半導(dǎo)體襯底10中的源/漏區(qū)11a和漏/源區(qū)11b之間。柵極結(jié)構(gòu)形成于半導(dǎo)體襯底10上，與源/漏區(qū)11a和漏/源區(qū)11b接觸。柵極結(jié)構(gòu)包括依次堆疊的隧穿氧化層12、包括納米點(diǎn)13的捕獲電荷層、阻擋層14和柵電極層15。

隧穿氧化層12接觸設(shè)置于其下的源/漏區(qū)11a和漏/源區(qū)11b，且納米點(diǎn)13作為存儲穿過隧穿層12的電荷的捕獲位。即，在圖1中所示的非易失性存儲器中，當(dāng)電子穿過隧穿層12，被作為捕獲位的納米點(diǎn)13捕獲時，所述的非易失性存儲器以隧穿方法來記錄信息。

在例如申請?zhí)枮?00610143565.0的中國專利申請中還能發(fā)現(xiàn)更多與上述相關(guān)的信息，該中國專利申請公開了使用納米點(diǎn)作為捕獲位的非易失性存儲器及其制造方法。

目前，形成硅納米點(diǎn)一般采用低壓化學(xué)氣相沉積法，然而經(jīng)過低壓化學(xué)氣相沉積形成的硅納米點(diǎn)通常尺寸不夠小，并且相鄰硅納米點(diǎn)的隔離度也較差。而目前的信息通訊技術(shù)需要高速度地存儲、處理和傳輸大量信息的非易失性存儲器，尤其是需要將作為電荷捕獲位的納米點(diǎn)的尺寸縮小到幾個納米，以提高存儲密度，便于大量存儲信息，以獲得高性能的存儲器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種制作硅納米點(diǎn)的方法，來解決現(xiàn)有技術(shù)通過低壓化學(xué)氣相沉積形成的硅納米點(diǎn)尺寸以及隔離度較差，不能滿足高性能存儲的要求的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種制作硅納米點(diǎn)的方法，包括下列步驟，提供無定形硅；在所述無定形硅上形成籽晶；對所述無定形硅和籽晶退火形成硅納米點(diǎn)；氧化所述硅納米點(diǎn)形成氧化硅，以隔離相鄰硅納米點(diǎn)。

可選的，形成無定形硅的時間為1-6分鐘，所述形成無定形硅的溫度為450-550℃，所述形成無定形硅采用硅烷，所述硅烷的流量為0.5-2升/分鐘。

可選的，在所述無定形硅上形成籽晶的時間為5-30分鐘，所述形成籽晶的溫度為500-600℃，所述在無定形硅上形成籽晶采用硅烷和氮?dú)?，所述硅烷的流量?-20毫升/分鐘，所述氮?dú)獾牧髁繛?-5升/分鐘。

可選的，對所述無定形硅和籽晶退火形成硅納米點(diǎn)的退火時間為5-10分鐘，退火溫度為500-600℃，所述退火過程中還通入氮?dú)?，所述氮?dú)獾牧髁繛?-5升/分鐘。

可選的，形成所述氧化硅的時間為5-30分鐘，氧化的溫度為500-600℃，所述氧化采用氧氣和氮?dú)?，所述氧氣的流量?.1-0.5升/分鐘，所述氮?dú)獾牧髁繛?-5升/分鐘。

本發(fā)明還提供一種制作非易失性存儲器的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)，所述形成柵極結(jié)構(gòu)的方法包括：在半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；在所述隧穿氧化層上形成硅納米點(diǎn)；在硅納米點(diǎn)上形成層間絕緣層；以及在層間絕緣層上形成多晶硅層，其中，所述形成硅納米點(diǎn)的方法包括下列步驟，在所述隧穿氧化層上形成無定形硅；在所述無定形硅上形成籽晶；對所述無定形硅和籽晶退火形成硅納米點(diǎn)；氧化所述硅納米點(diǎn)形成氧化硅，以隔離相鄰硅納米點(diǎn)。

可選的，在所述襯底上形成隧穿氧化層采用熱氧化的方法，所述熱氧化的溫度為800-900℃，所述熱氧化采用純氧或純氧和惰性氣體的混合氣氛。

可選的，在所述隧穿氧化層上形成無定形硅的時間為1-6分鐘，所述形成無定形硅的溫度為450-550℃，所述形成無定形硅采用硅烷，所述硅烷的流量為0.5-2升/分鐘。

可選的，在所述無定形硅上形成籽晶的時間為5-30分鐘，所述形成籽晶的溫度為500-600℃，所述在無定形硅上形成籽晶采用硅烷和氮?dú)?，所述硅烷的流量?-20毫升/分鐘，所述氮?dú)獾牧髁繛?-5升/分鐘。

可選的，對所述無定形硅和籽晶退火形成硅納米點(diǎn)的退火時間為5-10分鐘，退火溫度為500-600℃，所述退火過程中還通入氮?dú)猓龅獨(dú)獾牧髁繛?-5升/分鐘。