[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于離子注入的非揮發(fā)存儲(chǔ)器件單元的制作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011555139.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112670171A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪根深;吳建偉;吳素貞;鄭若成
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/28
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/28;H01L21/02;H01L27/11568;H01L29/423
• 代理公司: 無(wú)錫派爾特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

1.一種基于離子注入的非揮發(fā)存儲(chǔ)器件單元的制作方法，其特征在于，包括：

提供p型硅襯底，依次形成STI隔離槽、n阱和高壓柵介質(zhì)層，所述高壓柵介質(zhì)層為氧化形成的SiO₂，覆蓋所述p型硅襯底表面；

暴露出用于制作存儲(chǔ)管的區(qū)域，通過(guò)離子注入的方式向存儲(chǔ)管區(qū)域的高壓柵介質(zhì)層中注入能夠在高壓柵介質(zhì)層中形成電子陷阱的離子，使其峰值位于所述高壓柵介質(zhì)層和所述p型硅沉底的界面處；

高溫退火，在所述高壓柵介質(zhì)層中并靠近p型硅襯底界面處形成富Si納米晶；

刻蝕掉低壓管區(qū)域的高壓柵介質(zhì)層，氧化形成低壓柵介質(zhì)層；淀積多晶并通過(guò)光刻和刻蝕形成高、低壓MOS器件的多晶柵以及存儲(chǔ)管的多晶控制柵；

對(duì)低壓管、高壓管與存儲(chǔ)管進(jìn)行源漏區(qū)輕摻雜，再淀積側(cè)墻介質(zhì)層，刻蝕后形成低壓管、高壓管和存儲(chǔ)管的側(cè)墻；

對(duì)低壓管、高壓管與存儲(chǔ)管進(jìn)行源漏區(qū)重?fù)诫s；

按標(biāo)準(zhǔn)CMOS后端布線(xiàn)流程，進(jìn)行介質(zhì)層淀積、接觸孔形成、金屬淀積和刻蝕，形成控制柵極、源極、漏極和體極。

2.如權(quán)利要求1所述的基于離子注入的非揮發(fā)存儲(chǔ)器件單元的制作方法，其特征在于，在形成所述高壓柵介質(zhì)層時(shí)，采用熱氧化一層SiO₂介質(zhì)層，或采用CVD淀積方式形成一層SiO₂介質(zhì)層。

3.如權(quán)利要求1所述的基于離子注入的非揮發(fā)存儲(chǔ)器件單元的制作方法，其特征在于，在形成富Si納米晶的同時(shí)，在高壓柵介質(zhì)層中形成存儲(chǔ)管的柵介質(zhì)層；

所述存儲(chǔ)管的柵介質(zhì)層包括存儲(chǔ)管的柵控制介質(zhì)層和存儲(chǔ)管的隧穿介質(zhì)層；所述存儲(chǔ)管的柵控制介質(zhì)層為富Si納米晶靠近p型硅襯底一側(cè)相對(duì)較薄的SiO₂介質(zhì)層，所述存儲(chǔ)管的柵控制介質(zhì)層為富Si納米晶遠(yuǎn)離p型硅襯底一側(cè)相對(duì)較厚的SiO₂介質(zhì)層。

4.如權(quán)利要求3所述的基于離子注入的非揮發(fā)存儲(chǔ)器件單元的制作方法，其特征在于，所述存儲(chǔ)管的柵介質(zhì)層與所述高壓柵介質(zhì)層同時(shí)形成，或單獨(dú)形成；同時(shí)形成時(shí)兩者的厚度均為15nm～100nm；兩者單獨(dú)形成時(shí)，存儲(chǔ)管的柵介質(zhì)層厚度為15nm～300nm，高壓管柵介質(zhì)層為15nm～100nm。

5.如權(quán)利要求1所述的基于離子注入的非揮發(fā)存儲(chǔ)器件單元的制作方法，其特征在于，所述能夠在高壓柵介質(zhì)層中形成電子陷阱的離子為Si離子，或N離子，向存儲(chǔ)管區(qū)域的高壓柵介質(zhì)層中注入離子的劑量為5×10¹⁷～5×10²⁰cm^-3。

6.如權(quán)利要求1所述的基于離子注入的非揮發(fā)存儲(chǔ)器件單元的制作方法，其特征在于，向存儲(chǔ)管區(qū)域的高壓柵介質(zhì)層中注入離子后，通過(guò)退火溫度為700℃～1000℃的高溫退火工藝形成納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。

7.如權(quán)利要求1所述的基于離子注入的非揮發(fā)存儲(chǔ)器件單元的制作方法，其特征在于，所述p型摻雜單晶硅片線(xiàn)電阻為10～20Ω·cm。

8.如權(quán)利要求1所述的基于離子注入的非揮發(fā)存儲(chǔ)器件單元的制作方法，其特征在于，所述n阱的摻雜濃度1×10¹⁶～5×10¹⁷cm^-3。

9.如權(quán)利要求1所述的基于離子注入的非揮發(fā)存儲(chǔ)器件單元的制作方法，其特征在于，所述高壓柵介質(zhì)層的厚度為15nm～100nm，根據(jù)高壓NMOS器件和存儲(chǔ)管具體操作電壓確定。

10.如權(quán)利要求1所述的基于離子注入的非揮發(fā)存儲(chǔ)器件單元的制作方法，其特征在于，所述低壓柵介質(zhì)層的厚度為1.6nm～7nm。