[發明專利]真空管閃存結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201610173638.4
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN107248515B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 肖德元
• 申請（專利權）人: 上海新昇半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115;H01L21/28;H01L29/10;H01L27/1157;H01L21/324;H01L29/423
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 金華

本發明揭示了一種真空管閃存結構及其制造方法。包括在溝道中形成真空，其中，柵介電層是使用電漿在氧氣、氮氣、N₂O或NH₃的環境下進行柵極層的熱氧化或是熱氮化過程所生成。本發明所揭露的結構，能夠使形成的組件具有更好的程序設計、擦除速度及儲存時間，同樣還能夠獲得優越的柵極控制能力及極小的柵極漏電流。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種真空管閃存結構及其制造方法。

背景技術

真空管(Vacuum Tube)是一種電子組件，在電路中控制電子的流動。參與工作的電極被封裝在一個真空的容器內(管壁大多為玻璃)，因而得名。在二十世紀中期前，因半導體尚未普及，基本上當時所有的電子器材均使用真空管，形成了當時對真空管的需求。但在半導體技術的發展普及和平民化下，真空管因成本高、不耐用、體積大、效能低等原因，最后被半導體取代了。但是可以在音響、微波爐及人造衛星的高頻發射機看見真空管的身影。部份戰斗機為防止核爆造成的電磁脈沖損壞，機上的電子設備亦采用真空管，真空管結構如圖1所示，其包括基極1、集電極3、發射極2及發熱電阻絲5，電子4由發射極2流向集電極3。

早期的電子器件中真空管用來放大、開關或調節電信號。然而，隨著半導體技術的發展，幾十年以來，固態組件已經取代了真空管，例如金氧半場效晶體管(MOSFET)、雙極接面晶體管(BJT)及二極管。

然而，真空管依然在音響系統和高功率無線電基站使用。這是由于真空管比固態組件的環境耐性更好，可以在高溫及各種輻射環境中使用。真空原理上是優于固體載體的傳輸媒介。電子在真空的速度是理論上3×10¹⁰厘米/秒，但在半導體中的速度僅僅為5×10⁷厘米/秒。因此真空管在某些需求中的表現遠比固態組件優越。

發明內容

本發明的目的在于提供一種真空管閃存結構及其制造方法，利用業界通用的半導體標準制程制造，且具有更好的程序設計、擦除速度及儲存時間，同樣還能夠獲得優越的柵極控制性能及極小的柵極漏電流。

為解決上述技術問題，本發明提供一種真空管閃存結構的制造方法，包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次形成第一介電層、源極層、第二介電層、柵極層和硬掩膜層；

圖案化處理所述第二介電層、柵極層和硬掩膜層形成柵極結構；

修剪柵極結構中的第二介電層和柵極層，使剩余第二介電層和柵極層的寬度小于硬掩膜層；

進行熱處理以在所述柵極層的側壁上形成柵介電層；

沉積漏極層；

在整個襯底上沉積層間介電層并進行平坦化以在所述柵極中形成真空。

可選的，對于所述的真空管閃存結構的制造方法，還包括在層間介電層進行平坦化后，采用高溫退火對所述源極層和漏極層進行處理，使其變為圓柱形。

可選的，對于所述的真空管閃存結構的制造方法，所述高溫退火使用的氣體為He、N₂、Ar或者H₂。

可選的，對于所述的真空管閃存結構的制造方法，所述高溫退火的溫度范圍是在600℃～1000℃之間。

可選的，對于所述的真空管閃存結構的制造方法，所述柵極中的真空內的氣壓范圍是0.1torr～50torr。

可選的，對于所述的真空管閃存結構的制造方法，所述熱處理是使用電漿在氧氣、氮氣、N₂O或NH₃的環境下進行所述柵極層的熱氧化或是熱氮化過程。