[發明專利]增大氧化鋁層的能帶隙的方法和制造存儲裝置的方法

無效

• 申請號: 200810213314.4
• 申請日: 2008-08-22
• 公開（公告）號: CN101373715A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: 崔相武;成政憲;薛光洙;申雄澈;樸祥珍
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L21/31
• 分類號: H01L21/31;H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭鴻禧;楊靜

技術領域

本發明涉及結晶氧化鋁層、包括該結晶氧化鋁層的電荷捕獲存儲裝置及其制造方法，更具體地講，涉及具有增大的能帶隙的結晶氧化鋁層、包括該結晶氧化鋁層的電荷捕獲存儲裝置及其制造方法。

背景技術

現有技術的電荷捕獲閃存裝置(在下文中，稱為存儲裝置)可包括金屬電極、阻擋氧化物膜、電荷捕獲層、隧穿氧化物膜和硅基底。這些示例性的現有技術的存儲裝置的電荷保持能力可由電荷捕獲層的深捕獲能、隧穿氧化物膜的厚度以及阻擋氧化物膜的電特性來確定。例如，阻擋氧化物膜的電特性包括介電常數、能帶隙等。

阻擋氧化物膜的能帶隙和存儲裝置的電荷保持能力彼此緊密相關。例如，當阻擋氧化物膜的能帶隙相對高時，存儲在存儲裝置的電荷捕獲層中的相對少量的電荷穿過阻擋氧化物膜逃逸到金屬電極。更一般地講，隨著阻擋氧化物膜的能帶隙增大，從電荷捕獲層穿過阻擋氧化物膜的電荷泄露減少。

現有技術的存儲裝置可以利用氧化鋁膜作為阻擋氧化物膜。現有技術的氧化鋁膜具有6.5eV的能帶隙，并且是熱力學相對穩定的。然而，因為隨著下一代存儲器的集成度的提高，阻擋氧化物膜的厚度會減小，所以現有技術的氧化鋁膜的電荷保持能力會不足以用來開發下一代存儲裝置。如果氧化鋁膜太薄，則氧化鋁膜會不足以抑制電荷捕獲層的電荷泄露。

發明內容

示例實施例可以提供更穩定的電荷保持能力和/或具有更大的能帶隙的阻擋氧化物膜。

示例實施例涉及制造存儲裝置的方法，例如，涉及增大非晶氧化鋁層的能帶隙的方法和利用該方法制造電荷捕獲存儲裝置的方法。

示例實施例涉及存儲裝置，例如，涉及具有增大的能帶隙的氧化鋁層和利用該氧化鋁層的電荷捕獲存儲裝置。

為了提高用作電荷阻擋層的結晶氧化鋁層的電荷阻擋能力，示例實施例提供了增大結晶氧化鋁層的能帶隙的方法。示例實施例還提供了制造具有增大的和更穩定的電荷保持能力的電荷捕獲存儲裝置的方法。

至少一個示例實施例提供了一種增大氧化鋁層的能帶隙的方法。根據至少這種方法，可以在下膜上形成非晶氧化鋁層，可將氫(H)或羥基(OH)引入非晶氧化鋁層中。可以使其中引入了H或OH的非晶氧化鋁層結晶。

至少一個其它示例實施例提供了一種增大氧化鋁層的能帶隙的方法。根據至少這個示例實施例，可以在下膜上形成非晶氧化鋁層，可將氫(H)或羥基(OH)引入非晶氧化鋁層中。可以對其中引入了H或OH的非晶氧化鋁層執行結晶。在單個工藝過程中，可以在下膜上形成非晶氧化鋁層，并可將H或OH引入非晶氧化鋁層中。可以執行該單個工藝，從而通過利用氣相沉積法或原子層沉積(ALD)法沉積處于非晶態或結晶態的氧化鋁層，并將H或OH引入該氧化鋁層中。在該示例實施例中，氧化鋁層可以是包含H或OH的結晶氧化鋁層或非晶氧化鋁層。當氧化鋁層是包含H或OH的結晶氧化鋁層時，可以利用熱處理工藝從包含H或OH的結晶氧化鋁層去除H或OH。

至少一個其它示例實施例提供了一種制造電荷捕獲存儲裝置的方法，該電荷捕獲存儲裝置包括隧穿膜、電荷捕獲層、電荷阻擋層和柵電極。根據至少這個示例實施例，可以通過在電荷捕獲層上形成非晶氧化鋁層，將H或OH引入非晶氧化鋁層中，并使其中引入了H或OH的非晶氧化鋁層結晶，來形成電荷阻擋層。結晶的氧化鋁層可包括能帶隙大于或等于大約7.0eV的晶相。可以使用濕氧化法、離子注入法、等離子體摻雜法等中的一種來引入H或OH。

至少一個其它示例實施例提供了一種制造電荷捕獲存儲裝置的方法。至少這個示例實施例可包括在電荷捕獲層上形成結晶氧化鋁層，該結晶氧化鋁層的能帶隙大于與具有γ相晶體結構的氧化鋁層相關的能帶隙。

至少一個其它示例實施例提供了一種具有增大的能帶隙的氧化鋁層結構。該氧化鋁層結構可包括結晶氧化鋁層，該結晶氧化鋁層的能帶隙大于與具有γ相晶體結構的氧化鋁層相關的能帶隙。

至少一個其它示例實施例提供了一種電荷捕獲存儲裝置。根據至少這個示例實施例，該電荷捕獲存儲裝置可包括形成在基底上的柵極堆疊結構。該柵極堆疊結構可包括形成在基底上的隧穿膜、形成在隧穿膜上的電荷捕獲層、形成在電荷捕獲層上的氧化鋁層結構和形成在結晶氧化鋁層結構的頂表面上的柵電極。該氧化鋁層結構可包括結晶氧化鋁層，該結晶氧化鋁層的能帶隙大于與具有γ相晶體結構的氧化鋁層相關的能帶隙。