[發明專利]存儲器件及其形成方法

在審

• 申請號: 202011023984.7
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112133635A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 梁啟超;田志;黃冠群
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/51;H01L29/788;H01L27/11521
• 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: 曹廷廷

本發明提供了一種存儲器件及其形成方法，應用于半導體技術領域。在本發明提供的存儲器件的形成方法中，通過對存儲單元中柵間介質層ONO中的第一氧化物層和第二氧化物層分別進行氮化處理，從而將介電常數低的第一氧化物層和第二氧化物層分別轉化為介電常數高的氮氧化物層，從而補償了因器件尺寸面積縮小引起的存儲單元中柵間介質層ONO電容的損失。并且，在縮小器件尺寸過程中維持了ONO電容和浮柵上的分壓的穩定性，最終使得小尺寸NOR Flash存儲器件的擦寫速度得到保證。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種存儲器件及其形成方法。

背景技術

閃存(Flash)是一種電性可重復編程的只讀存儲器，由于其發展迅速，已經是存儲器市場的支柱。閃存與其他非揮發性存儲器相比，具有很多優點。具有浮柵結構的閃存，具體就是在場效應晶體管(FET，Field Effect Transistor)管中加入浮柵，通過浮柵中電子的狀態來存儲一個比特的信息，即“0”或者“1”。這種浮柵即位于控制柵和柵氧化層(Tunneloxide)之間，其中控制柵(CG)和浮柵(FG)由柵間介質層隔開。

從公式V_FG＝V_CG(C_ONO/(C_ONO+C_OX))和C_ONO＝A(ε_ONO/d)可以看出，對于具有浮柵結構的閃存來說，施加在浮柵極上的電壓V_FG是通過柵間介質層(例如ONO，氧化物/氮化物/氧化物)耦合控制柵極上的電壓實現的，因此控制柵極與浮柵極之間的耦合系數(或閃存耦合率)越高，控制柵極的控制能力越好。因此，為了提高閃存器件的擦寫速度，即加快電子隧穿柵氧化層的速度，通常可以通過兩種方式：第一種是，減薄柵氧化層的厚度，但這種方式會對數據保持(Data Retention)和耐久力(Endurance)有非常大的影響，為了保證器件可靠性，必須保證一定的柵氧化層厚度。第二種是，提高閃存器件的耦合率(Coupling Ratio：即控制柵極上的電壓在浮柵上的分壓)。

目前，隨著半導體技術的不斷發展，從65nm-55nm及50nm的倍縮工藝中，橫向尺寸的減小會引起有效耦合面積的減小。因此，可以通過增加浮柵層FG的高度來增加側面高度補償橫向長度損失，具體的，該方法可通過增加浮柵層FG淀積的時間實現，因而簡單易行。但是從55nm-45nm過程中，如果繼續通過增加浮柵層FG的高度補償橫向長度損失會導致浮柵層FG高度過高，從而會造成后續工藝中形成層間介質層ILD深寬比增加，從而引起層間介質層ILD和金屬層填充難度增大，并最終造成斷線的概率增加的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種存儲器件的形成方法，以解決隨著存儲單元的尺寸不斷減小，而引起的存儲器件耦合率低的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種存儲器件的形成方法，包括：

提供一半導體襯底，所述半導體襯底上形成有隧穿氧化層和浮柵層；

至少在所述浮柵層上形成第一氧化物層；

采用第一氮化工藝，對所述第一氧化物層進行氮化處理，以使所述第一氧化物層轉換為第一氮氧化物層，所述第一氮氧化物層的介電常數高于所述第一氧化物層的介電常數；

在所述第一氮氧化物層的表面上形成氮化硅層和第二氧化物層；

采用第二氮化工藝，對所述第二氧化物層進行氮化處理，以使所述第二氧化物層轉換為第二氮氧化物層，所述第二氮氧化物層的介電常數高于所述第二氧化物層的介電常數，第一氮氧化物層、氮化硅層和第二氮氧化物層堆疊形成柵間介質層；

在所述柵間介質層上形成控制柵層。

可選的，所述浮柵層的厚度可以為至所述浮柵層用作存儲器件的電荷存儲層。