[发明专利]含金属化合物颗粒的介电块材及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种介电材料层及其形成方法，且特别是涉及一种含金属化合物颗粒的介电块材及其形成方法。

背景技术

利用半导体技术所衍生出来的各式存储器元件，如动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、非挥发性存储器(Non-VolatileMemory，NVRAM)等，在目前的半导体产业中占了举足轻重的地位。随着日益成熟的技术，这些存储器也被广泛地应用于个人计算机、移动电话、网络等方面，已成为生活中不可或缺的重要电子产品。

但由于半导体世代的不断向下微缩，这些现有的存储器将面临一些挑战，如动态随机存取存储器的漏电流所造成的功率消耗、静态随机存取存储器所占的面积过大、闪存(FLASH memory)中读/写时需高电压等问题。因此，亟需开发新的存储器元件，其具有高密度、非挥发性、读/写速度快及不限读/写次数、低操作电压、低功率消耗、与现有的互补式金属氧化物半导体(CMOS)工艺相容等优点。

目前所开发的新的存储器元件中，纳米点非挥发性存储元件备受瞩目。纳米点非挥发性存储元件是于电荷储存层中形成许多纳米点，而每一个纳米点可以做为独立的电荷储存中心。因此，即使在穿隧氧化层产生漏电路径的情况下，纳米点非挥发性存储器仍可以维持良好的电荷保存能力。当尺寸缩小后，纳米结晶点存储器仍然具有良好特性，将电荷储存在纳米结晶点层里面，以发挥存储器储存电荷的效果。现今研究如硅纳米结晶点、锗纳米结晶点以及金属纳米点皆可做为储存电荷层来取代传统的氮化硅储存电荷层。

发明内容

本发明的目的是提供一种介电块材，其含有金属化合物颗粒，可以用来储存电荷。

本发明的又一目的是提供一种可以采用简易的方法来形成含有微细颗粒的介电块材。

本发明提出一种含金属化合物颗粒的介电块材的形成方法，此方法是先在基底上形成堆栈层，此堆栈层包括一金属氮化物层以及一能隙层，然后，进行一处理步骤，使金属氮化物层形变成多个散布于能隙层中的金属化合物结晶颗粒。

本发明又提出一种含金属化合物颗粒的介电块材的形成方法，此方法是在基底上形成堆栈层，此堆栈层包括一金属化合物层以及一能隙层，其中金属化合物层与能隙层的材料不同，之后，进行一回火步骤，使堆栈层中的金属化合物层形变成多个金属化合物结晶颗粒，散布于能隙层中。

本发明提出一种介电块材，其包括能隙层以及多个散布于能隙层中的金属化合物结晶颗粒，其中能隙层的材料与金属化合物结晶颗粒不同。

本发明的含金属化合物颗粒的介电块材的形成方法非常简单，是一种可以应用于半导体量产的方法。

本发明的块材的保存电荷的能力佳，符合这一代与未来的半导体元件的需求，以应用于金属氧化物半导体晶体管、非挥发性存储元件或电容器中，用来做为栅间介电层、电荷储存层、栅间介电层或电容器中的介电质。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。

附图说明

图1A至图1B是依照本发明一实施例所绘示的含金属化合物颗粒的介电块材的形成方法的制造流程剖面图。

图2A至图2B是依照本发明另一实施例所绘示的含金属化合物颗粒的介电块材的形成方法的制造流程剖面图。

图3是依照本发明实施例所绘示的介电块材的剖面示意图。

图4是绘示将本发明的介电块材应用于金属氧化物半导体晶体管的示意图。

图5是绘示将本发明的介电块材应用于闪存的示意图。

图6是绘示将本发明的介电块材应用于只读存储元件的示意图。

图7是绘示将本发明的介电块材应用于电容器的示意图。

简单符号说明

100、200、500、600：基底

102、202：堆栈层

104：金属氮化物层

106、206、306：能隙层

108、208、308：金属化合物结晶颗粒

204：金属化合物层

300：块材

402：金属氧化物半导体晶体管

404：栅极结构

406：栅介电层

501：闪存

502：栅介电层

504：浮置栅

506：栅间介电层

508：控制栅

602：氮化硅只读存储元件

604：电荷储存层

606：控制栅

702：电容器

704、708：电极

706：介电质

具体实施方式