[發明專利]一種制備浮柵型非易失性存儲器中復合俘獲層的方法

有效

• 申請號: 200910077369.1
• 申請日: 2009-02-19
• 公開（公告）號: CN101814430A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 劉明;劉璟;王琴;龍世兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;H01L21/324;H01L21/8247;C23C16/00;B82B3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及微電子器件及存儲器技術領域，尤其涉及一種采用化學氣相淀積工藝制備浮柵型非易失性存儲器中復合俘獲層的方法

背景技術

非易失性存儲器，它的主要特點是在不加電的情況下也能夠長期保持存儲的信息，它既有ROM的特點，又有很高的存取速度。隨著多媒體應用、移動通信等對大容量、低功耗存儲的需要，非易失性存儲器，特別是閃速存儲器(Flash)，所占半導體器件的市場份額變得越來越大，也越來越成為一種相當重要的存儲器類型。

當前市場上的非易失性存儲器以閃存(Flash)為主流，但是閃存器件存在操作電壓過大、操作速度慢、耐久力不夠好以及由于在器件縮小化過程中過薄的隧穿氧化層將導致記憶時間不夠長等缺點。理想的非易失性存儲器應具備操作電壓低、結構簡單、非破壞性讀取、操作速度快、記憶時間(Retention)長、器件面積小、耐久力(Endurance)好等條件。

作為對閃存技術的改進和發展，納米晶浮柵非易失性存儲器和電荷俘獲型非易失性存儲器受到廣泛關注，結合上述兩種新型存儲器優點的復合俘獲浮柵非易失性存儲器(Hybird?Trapping?Floating-Gate?Nonvolatile?Memory)具有很好的應用前景。其電荷存儲于俘獲介質/納米晶層/俘獲介質堆疊的復合俘獲層中，可以得到更大的存儲窗口；由于受到陷阱能級的束縛，電子不易丟失，從而能有效改善器件的保持特性；同時可以抑制過擦現象，降低操作電壓，綜合改善器件性能。但是目前器件中復合俘獲層的制作大多采用多次生長的方法，制作復雜，成本高，不利于工業實現。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對上述現有浮柵型非易失性存儲器中復合俘獲層制作方法存在的不足，本發明的主要目的在于提供一種制造工藝簡單、制造成本低、器件產率高的浮柵型非易失性存儲器中復合俘獲層的制備方法。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種制備浮柵型非易失性存儲器中復合俘獲層的方法，該方法包括：

選擇至少兩種前驅體在隧穿介質層上采用化學氣相淀積方法生長俘獲層；

在生長俘獲層的過程中，關閉其中一種或幾種前驅體，僅保留含有納米晶材料組分的前驅體進行淀積，以形成納米晶材料過剩的內嵌薄層，其中該內嵌薄層厚度為1～3nm；

形成內嵌薄層后，恢復原工藝條件，打開所有前驅體繼續生長俘獲層；

生長完畢，快速熱處理形成納米晶與俘獲層堆疊的復合俘獲層結構。

上述方案中，該方法采用LPCVD、PECVD或ALD設備，通過對工藝的控制形成復合俘獲結構。

上述方案中，所述選擇的前驅體材料包括Si₃N₄、SiON、RuO₂、NiO₂、HfSiO_x、HfSiON、HfAlO_x、Al₂O₃或AlN中的至少兩種。

上述方案中，所述選擇的至少兩種前驅體，其中一種為只含有納米晶材料組分。

上述方案中，所述俘獲層中內嵌的納米晶薄層為Si、Al、Ni或Ru材料。

上述方案中，所述生長完畢后，經適當的高溫快速熱退火工藝形成納米晶薄層嵌入俘獲層的復合俘獲結構，其中該薄層厚度為1～3nm。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：

1、利用本發明，器件的加工工藝與傳統CMOS工藝兼容。

2、本發明提供的浮柵型非易失性存儲器中復合俘獲層的簡易制作方法可以極大的簡化工藝制程，降低制作成本，為器件的走向實際應用打下基礎。

附圖說明

圖1是本發明提供的制備浮柵型非易失性存儲器中復合俘獲層的方法流程圖；

圖2是本發明制備的浮柵型非易失性存儲器中復合俘獲層的基本結構示意圖；

圖3-1是在隧穿介質層上淀積俘獲層的示意圖；

圖3-2是關閉適當的前驅體以形成納米晶材料內嵌薄層的示意圖；

圖3-3是打開前驅體繼續淀積俘獲層的示意圖；

圖3-4是快速熱處理形成復合俘獲結構的示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

如圖1所示，圖1是本發明提供的制備浮柵型非易失性存儲器中復合俘獲層的方法流程圖，該方法包括以下步驟：