[发明专利]制作硅纳米点及非易失性存储器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制作硅纳米点及非易失性存储器的方法。

背景技术

随着非易失性存储器制作工艺的发展，器件的临界尺寸越来越小，而且对非易失性存储器的存储密度要求也越来越高。在具有介质层-捕获电荷层-介质层的三层堆叠结构的非易失性存储器的制作工艺中，采用具有离散的纳米点的捕获电荷层取代现有技术中有一定厚度的捕获电荷层，可以减少非易失性存储器的横向漏电，降低形成的非易失性存储器捕获电荷层的厚度，并提高存储器的存储能力。

图1给出具有作为电荷捕获位的纳米点的非易失性存储器的典型结构示意图。参照图1所示，源/漏区11a和漏/源区11b形成于半导体衬底10中。沟道区设置于半导体衬底10中的源/漏区11a和漏/源区11b之间。栅极结构形成于半导体衬底10上，与源/漏区11a和漏/源区11b接触。栅极结构包括依次堆叠的隧穿氧化层12、包括纳米点13的捕获电荷层、阻挡层14和栅电极层15。

隧穿氧化层12接触设置于其下的源/漏区11a和漏/源区11b，且纳米点13作为存储穿过隧穿层12的电荷的捕获位。即，在图1中所示的非易失性存储器中，当电子穿过隧穿层12，被作为捕获位的纳米点13捕获时，所述的非易失性存储器以隧穿方法来记录信息。

在例如申请号为200610143565.0的中国专利申请中还能发现更多与上述相关的信息，该中国专利申请公开了使用纳米点作为捕获位的非易失性存储器及其制造方法。

目前，形成硅纳米点一般采用低压化学气相沉积法，然而经过低压化学气相沉积形成的硅纳米点通常尺寸不够小，并且相邻硅纳米点的隔离度也较差。而目前的信息通讯技术需要高速度地存储、处理和传输大量信息的非易失性存储器，尤其是需要将作为电荷捕获位的纳米点的尺寸缩小到几个纳米，以提高存储密度，便于大量存储信息，以获得高性能的存储器。

发明内容

本发明提供一种制作硅纳米点的方法，来解决现有技术通过低压化学气相沉积形成的硅纳米点尺寸以及隔离度较差，不能满足高性能存储的要求的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种制作硅纳米点的方法，包括下列步骤，提供无定形硅；在所述无定形硅上形成籽晶；对所述无定形硅和籽晶退火形成硅纳米点；氧化所述硅纳米点形成氧化硅，以隔离相邻硅纳米点。

可选的，形成无定形硅的时间为1-6分钟，所述形成无定形硅的温度为450-550℃，所述形成无定形硅采用硅烷，所述硅烷的流量为0.5-2升/分钟。

可选的，在所述无定形硅上形成籽晶的时间为5-30分钟，所述形成籽晶的温度为500-600℃，所述在无定形硅上形成籽晶采用硅烷和氮气，所述硅烷的流量为5-20毫升/分钟，所述氮气的流量为1-5升/分钟。

可选的，对所述无定形硅和籽晶退火形成硅纳米点的退火时间为5-10分钟，退火温度为500-600℃，所述退火过程中还通入氮气，所述氮气的流量为1-5升/分钟。

可选的，形成所述氧化硅的时间为5-30分钟，氧化的温度为500-600℃，所述氧化采用氧气和氮气，所述氧气的流量为0.1-0.5升/分钟，所述氮气的流量为1-5升/分钟。

本发明还提供一种制作非易失性存储器的方法，包括在半导体衬底上形成栅极结构，所述形成栅极结构的方法包括：在半导体衬底上形成隧穿氧化层；在所述隧穿氧化层上形成硅纳米点；在硅纳米点上形成层间绝缘层；以及在层间绝缘层上形成多晶硅层，其中，所述形成硅纳米点的方法包括下列步骤，在所述隧穿氧化层上形成无定形硅；在所述无定形硅上形成籽晶；对所述无定形硅和籽晶退火形成硅纳米点；氧化所述硅纳米点形成氧化硅，以隔离相邻硅纳米点。

可选的，在所述衬底上形成隧穿氧化层采用热氧化的方法，所述热氧化的温度为800-900℃，所述热氧化采用纯氧或纯氧和惰性气体的混合气氛。

可选的，在所述隧穿氧化层上形成无定形硅的时间为1-6分钟，所述形成无定形硅的温度为450-550℃，所述形成无定形硅采用硅烷，所述硅烷的流量为0.5-2升/分钟。

可选的，在所述无定形硅上形成籽晶的时间为5-30分钟，所述形成籽晶的温度为500-600℃，所述在无定形硅上形成籽晶采用硅烷和氮气，所述硅烷的流量为5-20毫升/分钟，所述氮气的流量为1-5升/分钟。

可选的，对所述无定形硅和籽晶退火形成硅纳米点的退火时间为5-10分钟，退火温度为500-600℃，所述退火过程中还通入氮气，所述氮气的流量为1-5升/分钟。