[發明專利]用于制造非易失性電荷俘獲存儲器裝置的自由基氧化工藝

在審

• 申請號: 201811474047.6
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN109755135A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 克里希納斯瓦米·庫馬爾;賽格·利維;邊政樹
• 申請（專利權）人: 賽普拉斯半導體公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/02;H01L29/12;H01L29/423;H01L29/78;H01L29/786;H01L29/792;B82Y10/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 周靖;鄭霞

本申請涉及用于制造非易失性電荷俘獲存儲器裝置的自由基氧化工藝，具體描述一種用于制造非易失性電荷俘獲存儲器裝置的方法。方法包括使襯底經受第一氧化工藝以形成覆蓋多晶硅溝道的隧穿氧化物層，并且在隧穿氧化物層上形成多層電荷存儲層，所述多層電荷存儲層包括含有氮化物的富氧的第一層以及在第一層上的含有氮化物的貧氧的第二層。然后，使襯底經受第二氧化工藝以消耗一部分的第二層并且形成覆蓋多層電荷存儲層的高溫氧化物(HTO)層。第一層的化學計量組成導致其大體上沒有陷阱，并且第二層的化學計量組成導致其是陷阱密集的。第二氧化工藝可以包括使用原位水汽生成的等離子體氧化工藝或自由基氧化工藝。

本申請是申請日為2013年7月1日，申請號為201380031969.9，發明名稱為“用于制造非易失性電荷俘獲存儲器裝置的自由基氧化工藝”的申請的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請是2008年8月25日提交的共同未決的美國申請序列號第12/197,466號的部分繼續申請，該美國申請序列號第12/197,466號是2008年5月21日提交的美國申請序列號第12/124,855號的繼續申請，該美國申請序列號第12/124,855號在35U.S.C.119(e)下要求于2007年5月25日提交的美國臨時專利申請序列號第60/940,139號和于2007年11月9日提交的美國臨時申請第60/986,637號的優先權權益，所有的這些申請通過引用并入本文。

技術領域

本發明的實施方案屬于半導體制造領域，并且特別地屬于半導體裝置制造領域。

背景

在過去的幾十年中，對集成電路中的特征的縮放一直是支持日益增長的半導體工業的驅動力。縮放到越來越小的特征使得在半導體芯片的有限基板面上的增加的功能元件密度成為可能。例如，縮小的晶體管尺寸允許在芯片上包含增加數目的存儲器裝置，這賦予制造的產品增加的容量。然而，對越來越多的容量的驅動并非沒有問題存在。優化每個裝置的性能的必要性變得愈發重要。

非易失性半導體存儲器通常使用堆疊式浮柵類型的場效應晶體管。在此類晶體管中，電子被注入到通過偏置控制柵并且使襯底的主體區接地而被編程的存儲器單元的浮柵內，存儲器單元形成在該襯底上。氧化物-氮化物-氧化物(ONO)堆疊被用作如在半導體-氧化物-氮化物-氧化物-半導體(SONOS)晶體管中的電荷存儲層，或被用作如在分柵閃速晶體管中的浮柵和控制柵之間的隔離層。圖1示出常規的非易失性電荷俘獲存儲器裝置的橫截面視圖。

參考圖1，半導體裝置100包括SONOS柵極堆疊104，該SONOS柵極堆疊104包括在硅襯底102上形成的常規的ONO部分106。半導體裝置100還包括在SONOS柵極堆疊104的任一側上的源極區和漏極區110以界定溝道區112。SONOS柵極堆疊104包括在ONO部分106上形成并且與ONO部分106接觸的多晶硅柵極層108。多晶硅柵極層108通過ONO部分106與硅襯底102電氣隔離。ONO部分106通常包括隧穿氧化物層106A、氮化物或氮氧化物電荷俘獲層106B以及上覆氮化物或氮氧化物層106B的頂部氧化物層106C。

伴隨常規的SONOS晶體管的一個問題是由于經過該層的泄漏電流而在氮化物或氮氧化物層106B中的差的數據保留，其限制半導體裝置100的壽命及其在若干應用中的用途。

發明內容

本申請提供了以下內容：

1)一種制造存儲器裝置的方法，包括：使襯底經受第一氧化工藝以形成覆蓋溝道的隧穿氧化物層，所述溝道連接在所述襯底中形成的所述存儲器裝置的源極和漏極，其中所述溝道包括多晶硅；形成覆蓋所述隧穿氧化物層的多層電荷存儲層，所述多層電荷存儲層包括富氧的第一層和貧氧的第二層，所述第一層含有氮化物、在所述隧穿氧化物層上，其中所述第一層的化學計量組成導致其大體上沒有陷阱，所述第二層含有氮化物、在所述第一層上，其中所述第二層的化學計量組成導致其是陷阱密集的；以及使所述襯底經受第二氧化工藝以消耗所述第二層的一部分并且形成覆蓋所述多層電荷存儲層的高溫氧化物HTO層。