[发明专利]提高非易失性存储器性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种提高非易失性存储器性能的方法。

背景技术

随着半导体制造技术的发展，非易失性存储器的应用越来越广泛。非易失性存储器逐渐朝着体积越来越小及存储容量越来越大的方向发展。尽管目前电子擦除只读存储器(EEPROM)是非易失性存储器的主流，但是由于其在垂直缩放比例的局限性导致无法在有限的体积下提高存储容量。

因此，出现了嵌入式非易失性存储器(SONOS)，由于SONOS的小体积、低运行电压、存取数据简单及抗辐射性，使SONOS的应用变得越来越普及。在SONOS中，以氧化层-氮化层-氧化层(ONO)三层结构作为介电质存储电荷，将ONO结构称为电荷存储层。电荷存储层在SONOS中是比较核心的结构。

参照图1所示SONOS的剖面结构图，具体说明SONOS的制造方法：

第一步骤，在半导体衬底101上，所述晶圆衬底包括P型硅衬底、N型重掺杂的源极和N型重掺杂的漏极，氧气与材料为硅的衬底在高温下反应生成二氧化硅(SiO₂)表面层102，SiO₂表面层102的厚度由温度和时间精确控制；

在该过程中，一般采用的温度为800～1000摄氏度，形成100埃左右厚度的SiO₂表面层102；

第二步骤，采用化学气相沉积(CVD)的方法，在所述SiO₂表面层102上形成氮化硅层103，氮化硅层是掩膜层，厚度一般比较薄，比如100埃左右厚；

在该过程中，也可以采用等离子增强型化学气相沉积(PECVD)的方法；

在该过程中，采用的温度为600～800摄氏度，通入反应腔形成氮化硅层103的硅和氮的比率为3∶4；

第三步骤，采用湿氧(wet oxide)方法强制氧化氮化硅层103形成氮氧化硅，在氮氧化硅上淀积一层高温氧化物层(High Temperature Oxide，HTO)，共同构成顶层氧化层(Top Oxide)104。其中，HTO层的厚度在100埃至150埃之间，优选为120埃左右；

在该过程中，采用的温度为800～1000摄氏度；

在该过程中，采用湿氧方法实际上就是在高温下在反应腔中通入水蒸汽，水蒸汽中的氢氧共价键断裂后得到正价氧离子，和氧化氮化硅层103形成氮氧化硅后，沉积得到一层HTO；

第四步骤，在顶层氧化层104上形成多晶硅栅极105后，采用硅对准硅化物方法形成多晶硅栅极105侧壁阻挡层106，在半导体器件上制成SONOS。

在该过程中，其中的第一步骤～第三步骤的过程就是形成氧氮氧结构的过程，该氧氮氧结构不仅可以应用在SONOS中，还可以应用在其他非易失性存储器中。

采用这种方法虽然可以得到SONOS，但是由于工艺制程的限制，得到的SONOS性能却不高，SONOS性能包括电荷捕获效率及SONOS漏电流性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种提高非易失性存储器性能的方法，该方法能够提高非易失性存储器的性能。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种提高非易失性存储器性能的方法，在非易失性存储器中制造氧氮氧结构时，包括：

在晶圆衬底上沉积得到二氧化硅表面层；

在所述二氧化硅表面层上沉积形成氮化硅层；

用原位蒸汽产生法产生正价氧离子，与所述氮化硅层反应形成氮氧化硅后，沉积得到高温氧化物层。

所述采用原位蒸汽产生法产生正价氧离子的过程为：

将氢气和氧气通入温度为900摄氏度～1100摄氏度、压力为13.33～39.99帕斯卡的反应腔中，其中氢气占总通入气体的比例为小于等于35％。

所述二氧化硅表面层采用原位蒸汽产生法产生正价氧离子后氧化晶圆衬底得到。

在所述形成氮化硅层之后，用原位蒸汽产生法产生正价氧离子之前，还包括：

采用等离子增强型化学气相沉积或化学气相沉积的方法在所述形成氮化硅层上沉积氮化硅。

在所述形成氮化硅层上沉积氮化硅的过程为：

采用主要成份为SiH₂Cl₂，和NH₃的反应气体通入反应腔进行反应，两者的比率为3∶1～5∶1，得到硅原子和正价氮离子后，反应沉积得到氮化硅。

所述沉积得到氮化硅厚度大于等于100埃。

所述非易失性存储器为嵌入式非易失性存储器时，所述方法还包括：