[發(fā)明專利]一種通過改變溝道應(yīng)力提高SONOS器件工作速度的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210047353.8
• 申請(qǐng)日: 2012-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN102543887A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃奕仙;楊斌;郭明升
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/8247
• 分類號(hào): H01L21/8247
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體領(lǐng)域中提高器件運(yùn)行速度方法，尤其涉及一種利用溝道應(yīng)力工程提高SONOS的編程速度的方法。

背景技術(shù)

非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的基本工作原理是在一個(gè)金氧半場(chǎng)效晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor，MOSFET）的柵介質(zhì)中存儲(chǔ)電荷。其中電荷被存儲(chǔ)在一個(gè)適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)層的分立的俘獲中心里的器件被稱為電荷俘獲器件。這類器件中最常用的是硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-硅（Silicon?Oxide?Nitride?Oxide?Silicon，SONOS）存儲(chǔ)器。

用于快閃存儲(chǔ)器單元中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的主要兩種存儲(chǔ)機(jī)制是溝道熱電子（CHE）注入和F-N隧穿效應(yīng)。溝道熱電子注入被認(rèn)為在經(jīng)過長(zhǎng)期循環(huán)后仍然是相當(dāng)可靠的，原因是它沒有在隧穿氧化層上施加很大的應(yīng)力。但是CHE的缺點(diǎn)在于編程效率低。溝道熱電子注入是用溝道中的橫向電場(chǎng)來加速電子，當(dāng)電子被加速到獲得一個(gè)足以克服勢(shì)壘的高能量時(shí)，就會(huì)發(fā)生熱電子注入。編程時(shí)，漏極和柵極都要施加相對(duì)較高的電壓，漏極直接與電壓源相連，而柵極電壓則取決于電容耦合。為了有效編程，晶體管應(yīng)當(dāng)偏置在飽和區(qū)，使穿過夾斷點(diǎn)的電子在漏端耗盡區(qū)內(nèi)建立起大的橫向電場(chǎng)。柵的這種偏置狀態(tài)使源附近的溝道反型層較寬，并隨著趨近夾斷點(diǎn)，溝道反型層變得較窄，以使穿過夾斷點(diǎn)的電子在漏端耗盡區(qū)內(nèi)的高電場(chǎng)內(nèi)被強(qiáng)烈的加速。這樣部分電子獲得足夠的高能量時(shí)，就發(fā)生熱電子注入，但由于只有一小部分溝道對(duì)編程是有效的，因此熱電子注入編程效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了提高熱電子注入機(jī)制的SONOS編程效率及速度，提供一種改變SONOS器件內(nèi)溝道應(yīng)力的方法，使SONOS單元晶體管的電子遷移率顯著提高，從而提高溝道電流并改善熱電子注入機(jī)制的SONOS編程效率及速度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種通過改變溝道應(yīng)力提高SONOS器件工作速度的方法，包括以下順序步驟：

步驟1：在完成源漏端注入的SONOS器件的表面淀積一層氮化硅層。

步驟2：改變SONOS器件的溝道中的應(yīng)力。

步驟3：除去SONOS器件表面上覆蓋的氮化硅層。

在上述提供的方法中，其中所述氮化硅層內(nèi)具有高張應(yīng)力。

在上述提供的方法中，其中所述氮化硅層的厚度為300~600埃之間。優(yōu)選方案中，淀積形成氮化硅層的厚度在400~500埃之間。

在上述提供的方法中，其中采用瞬間退火方式改變SNONS器件溝道中的應(yīng)力。瞬間退火的溫度優(yōu)選控制在1000~1050℃之間。

在上述提供的方法中，其中采用干法刻蝕或濕法刻蝕除去氮化硅層。

本發(fā)明提供的改變SONOS器件內(nèi)溝道應(yīng)力的方法，利用溝道應(yīng)力工程在SONOS源漏注入完成后淀積一層具有高的張應(yīng)力的氮化硅層，通過應(yīng)力記憶使SONOS單元溝道產(chǎn)生張應(yīng)力，使硅的能帶發(fā)生分裂，分裂的結(jié)果導(dǎo)致沿溝道方向的電子有效質(zhì)量減小，同時(shí)電子的能谷見散射概率也降低，使SONOS單元晶體管的電子遷移率顯著提高，從而提高溝道電流并改善熱電子注入機(jī)制的SONOS編程效率及速度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中淀積有氮化硅層的SONOS器件結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明中植入應(yīng)力后SONOS器件結(jié)構(gòu)圖。

圖3是由本發(fā)明提供的方法所形成的溝道帶有張應(yīng)力的SONOS器件。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種通過改變溝道應(yīng)力提高SONOS器件工作速度的方法，包括以下步驟：先將在完成源漏端注入的SONOS器件的表面淀積一層氮化硅層，改變SONOS器件的溝道中的應(yīng)力，最后除去SONOS器件表面上覆蓋的氮化硅層。

本發(fā)明從提高溝道載流子遷移率的角度著手點(diǎn)來提高SONOS器件工作速度。載流子遷移率可由方程???????????????????????????????????????????????決定，其中q為電子電荷，m*為載流子有效質(zhì)量，t為兩次散射間的平均壽命。因此，散射概率為1/t。本專利利用溝道應(yīng)力工程，在SONOS器件源漏注入完成后淀積一層具有高的張應(yīng)力的氮化硅層，通過應(yīng)力記憶使SONOS器件溝道產(chǎn)生張應(yīng)力，使硅的能帶發(fā)生分裂，分裂的結(jié)果導(dǎo)致沿溝道方向的電子有效質(zhì)量減小，同時(shí)電子的能谷見散射概率也降低，使SONOS單元晶體管的電子遷移率顯著提高，從而提高溝道電流并改善熱電子注入機(jī)制的SONOS器件編程效率及速度。