[发明专利]一种制作复合俘获层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种制作兼有氮化硅电荷俘获层及纳米晶电荷存储层的复合俘获层的方法，适用于制作复合电荷俘获机制的浮栅式存储器。

背景技术

浮栅式非易失存储器是目前被大量使用和普遍认可的主流非易失存储器类型，被广泛应用于电子和计算机行业。传统的浮栅结构存储单元由于结构与材料的限制，致使快速写入/擦除操作的要求和长期稳定存储的需求之间产生了严重矛盾。且随着特征尺寸的缩小，此矛盾更加显著。

随着特征尺寸推进至纳米级，在缩小存储单元、提高存储密度的同时提高存储数据读写、擦除和保持性能，已经成为目前浮栅存储单元发展面临的关键问题。这就要求从材料和结构上对传统浮栅存储单元加以改进。

纳米晶浮栅非易失性存储单元利用纳米晶作为电荷存储介质，每一个纳米晶颗粒与周围晶粒绝缘且只存储少量电荷，从而实现分立电荷存储。即使隧穿介质层上的缺陷形成致命的放电通道，只会造成局部纳米晶上的电荷泄漏而对总体存储影响甚小，电荷的保持更稳定。除了采用纳米晶取代传统的连续浮栅层外，采用新的电荷存储机制也是一条提高浮栅存储器性能的途径。利用氮化硅中的陷阱能级俘获电荷就是一种较常见的方法。

结合纳米晶和氮化硅电荷俘获层的复合俘获式浮栅存储器(HybirdTrapping Floating-Gate Nonvolatile Memory)，其电荷存储于“俘获介质/纳米晶层/俘获介质”堆叠的复合俘获层中，可以得到更大的存储窗口；陷阱能级对电荷的束缚能有效改善器件的数据保持特性；同时还可以抑制过擦现象，降低操作电压，综合改善器件性能。目前器件中的复合俘获层多采取多步工艺进行堆叠制作，较复杂，不易控制一致性，不利于大规模应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述当前浮栅型非易失性存储器中复合俘获层制作方法上的不足，本发明的主要目的在于提出一种更简单、成本更低的兼有氮化硅电荷俘获层及纳米晶电荷存储层的复合俘获层的制作方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种制作兼有氮化硅电荷俘获层及纳米晶电荷存储层的复合俘获层的方法，该方法包括：

A、采用反应溅射的方式在隧穿介质层上沉积含有氮的金属硅化物薄膜；

B、对含有氮的金属硅化物薄膜进行快速热退火处理，形成兼有氮化硅电荷俘获层及纳米晶电荷存储层的复合俘获层。

上述方案中，步骤A中所述金属硅化物薄膜中的金属硅化物，包括CMOS工艺中常用金属的硅化物Ti_xSi_y、Ni_xSi_y、W_xSi_y、Ta_xSi_y、Mo_xSi_y和Ni_xSi_y，其中下标x和y表示金属和Si所占的原子百分比，且x＜0.4，y＞0.6。

上述方案中，步骤A中所述的金属硅化物薄膜的厚度为8nm至15nm。

上述方案中，步骤A中所述采用反应溅射的方式在隧穿介质层上沉积含有氮的金属硅化物薄膜，包括采用金属靶和Si靶在N₂和Ar气氛中反应共溅射，或者采用金属硅化物靶(单靶)在N₂和Ar气氛中反应溅射。

上述方案中，步骤B中所述的纳米晶电荷存储层是某种金属硅化物，或者是某种金属的氮化物，或者是某种金属硅化物及其氮化物两者兼有，纳米晶嵌于氮化硅层中。

上述方案中，所述金属硅化物包括CMOS工艺中常用金属的硅化物Ti_xSi_y、Ni_xSi_y、W_xSi_y、Ta_xSi_y、Mo_xSi_y和Ni_xSi_y，其中下标x和y表示金属和Si所占的原子百分比，且x＜0.4，y＞0.6。

上述方案中，步骤B中所述对含有氮的金属硅化物薄膜进行快速热退火处理，是在N₂气氛中快速热退火100秒，退火温度600摄氏度。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所采用的溅射和快速热处理等工艺，与CMOS传统工艺兼容。