[发明专利]增大氧化铝层的能带隙的方法和制造存储装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及结晶氧化铝层、包括该结晶氧化铝层的电荷捕获存储装置及其制造方法，更具体地讲，涉及具有增大的能带隙的结晶氧化铝层、包括该结晶氧化铝层的电荷捕获存储装置及其制造方法。

背景技术

现有技术的电荷捕获闪存装置(在下文中，称为存储装置)可包括金属电极、阻挡氧化物膜、电荷捕获层、隧穿氧化物膜和硅基底。这些示例性的现有技术的存储装置的电荷保持能力可由电荷捕获层的深捕获能、隧穿氧化物膜的厚度以及阻挡氧化物膜的电特性来确定。例如，阻挡氧化物膜的电特性包括介电常数、能带隙等。

阻挡氧化物膜的能带隙和存储装置的电荷保持能力彼此紧密相关。例如，当阻挡氧化物膜的能带隙相对高时，存储在存储装置的电荷捕获层中的相对少量的电荷穿过阻挡氧化物膜逃逸到金属电极。更一般地讲，随着阻挡氧化物膜的能带隙增大，从电荷捕获层穿过阻挡氧化物膜的电荷泄露减少。

现有技术的存储装置可以利用氧化铝膜作为阻挡氧化物膜。现有技术的氧化铝膜具有6.5eV的能带隙，并且是热力学相对稳定的。然而，因为随着下一代存储器的集成度的提高，阻挡氧化物膜的厚度会减小，所以现有技术的氧化铝膜的电荷保持能力会不足以用来开发下一代存储装置。如果氧化铝膜太薄，则氧化铝膜会不足以抑制电荷捕获层的电荷泄露。

发明内容

示例实施例可以提供更稳定的电荷保持能力和/或具有更大的能带隙的阻挡氧化物膜。

示例实施例涉及制造存储装置的方法，例如，涉及增大非晶氧化铝层的能带隙的方法和利用该方法制造电荷捕获存储装置的方法。

示例实施例涉及存储装置，例如，涉及具有增大的能带隙的氧化铝层和利用该氧化铝层的电荷捕获存储装置。

为了提高用作电荷阻挡层的结晶氧化铝层的电荷阻挡能力，示例实施例提供了增大结晶氧化铝层的能带隙的方法。示例实施例还提供了制造具有增大的和更稳定的电荷保持能力的电荷捕获存储装置的方法。

至少一个示例实施例提供了一种增大氧化铝层的能带隙的方法。根据至少这种方法，可以在下膜上形成非晶氧化铝层，可将氢(H)或羟基(OH)引入非晶氧化铝层中。可以使其中引入了H或OH的非晶氧化铝层结晶。

至少一个其它示例实施例提供了一种增大氧化铝层的能带隙的方法。根据至少这个示例实施例，可以在下膜上形成非晶氧化铝层，可将氢(H)或羟基(OH)引入非晶氧化铝层中。可以对其中引入了H或OH的非晶氧化铝层执行结晶。在单个工艺过程中，可以在下膜上形成非晶氧化铝层，并可将H或OH引入非晶氧化铝层中。可以执行该单个工艺，从而通过利用气相沉积法或原子层沉积(ALD)法沉积处于非晶态或结晶态的氧化铝层，并将H或OH引入该氧化铝层中。在该示例实施例中，氧化铝层可以是包含H或OH的结晶氧化铝层或非晶氧化铝层。当氧化铝层是包含H或OH的结晶氧化铝层时，可以利用热处理工艺从包含H或OH的结晶氧化铝层去除H或OH。

至少一个其它示例实施例提供了一种制造电荷捕获存储装置的方法，该电荷捕获存储装置包括隧穿膜、电荷捕获层、电荷阻挡层和栅电极。根据至少这个示例实施例，可以通过在电荷捕获层上形成非晶氧化铝层，将H或OH引入非晶氧化铝层中，并使其中引入了H或OH的非晶氧化铝层结晶，来形成电荷阻挡层。结晶的氧化铝层可包括能带隙大于或等于大约7.0eV的晶相。可以使用湿氧化法、离子注入法、等离子体掺杂法等中的一种来引入H或OH。

至少一个其它示例实施例提供了一种制造电荷捕获存储装置的方法。至少这个示例实施例可包括在电荷捕获层上形成结晶氧化铝层，该结晶氧化铝层的能带隙大于与具有γ相晶体结构的氧化铝层相关的能带隙。

至少一个其它示例实施例提供了一种具有增大的能带隙的氧化铝层结构。该氧化铝层结构可包括结晶氧化铝层，该结晶氧化铝层的能带隙大于与具有γ相晶体结构的氧化铝层相关的能带隙。

至少一个其它示例实施例提供了一种电荷捕获存储装置。根据至少这个示例实施例，该电荷捕获存储装置可包括形成在基底上的栅极堆叠结构。该栅极堆叠结构可包括形成在基底上的隧穿膜、形成在隧穿膜上的电荷捕获层、形成在电荷捕获层上的氧化铝层结构和形成在结晶氧化铝层结构的顶表面上的栅电极。该氧化铝层结构可包括结晶氧化铝层，该结晶氧化铝层的能带隙大于与具有γ相晶体结构的氧化铝层相关的能带隙。