[发明专利]一种半导体电荷储存装置结构及其制造方法

权利要求书

1.一种电荷捕捉装置，其特征在于，包含：

一半导体衬底，其具有一表面区域；

一电荷捕捉材料直接覆盖于该半导体衬底的该表面区域之上且与其 至少一部分连接，该电荷捕捉材料具有一高于氧化硅的介电常数的第一介 电常数，且该电荷捕捉材料具有一第一电荷捕捉能力；

一介电材料，由转换该电荷捕捉材料的一部分所形成，该电荷捕捉材 料及该介电材料构成一复合介电层，该复合介电层具有一第二电荷捕捉能 力，且该第二电荷捕捉能力高于该第一电荷捕捉能力；以及

一导电材料覆盖于该复合介电层之上。

2.根据权利要求1所述的电荷捕捉装置，其特征在于，该半导体衬 底包含硅。

3.根据权利要求1所述的电荷捕捉装置，其特征在于，该电荷捕捉 材料包含氮化硅或是选自一包含氧化铪HfO₂、HfSiO、Al₂O₃与ZrO₂的群 组中的之一。

4.根据权利要求1所述的电荷捕捉装置，其特征在于，该介电材料 包含氧化硅。

5.根据权利要求1所述的电荷捕捉装置，其特征在于，该第二电荷 捕捉能力相较于该第一电荷捕捉能力提供该装置超过1伏特的一额外阈值 电压Vt偏移。

6.根据权利要求1所述的电荷捕捉装置，其特征在于，该半导体衬 底的该表面区域包含一氧化层，该氧化层选取一厚度，以使该氧化层具有 相对于该电荷捕捉材料的介电常数为低的电荷保持能力。

7.根据权利要求1所述的电荷捕捉装置，其特征在于，更包含：

一源极区域，其为一第二导电型态；

一漏极区域，其为一第二导电型态；

一沟道区域，其为第一导电型态且位于源极区域与漏极区域之间，该 沟道区域包含该半导体衬底的该表面区域的一部分；以及

一栅极电极，其包含该导电材料。

8.根据权利要求1所述的电荷捕捉装置，其特征在于，转换该电荷 捕捉材料的该部分包含氧化该电荷捕捉材料的该部分。

9.一种形成一半导体电荷捕捉装置的方法，其特征在于，该方法包 含：

提供一半导体衬底，其具有一表面区域；

形成一电荷捕捉材料直接覆盖于该半导体衬底的该表面区域之上且 与其至少一部分连接，该电荷捕捉材料具有一高于氧化硅的介电常数的第 一介电常数，且该电荷捕捉材料具有一第一电荷捕捉能力；

转换该电荷捕捉材料的一部分以形成一介电材料，该电荷捕捉材料及 该介电材料构成一复合介电层，以提供一第二电荷捕捉能力；以及

形成一导电材料覆盖于该介电材料之上，该导电材料可以用来接收导 致电荷被捕捉于该电荷捕捉装置内的一电子信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该半导体衬底包含硅。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该电荷捕捉材料包含 氮化硅或是选自一包含氧化铪HfO₂、HfSiO、Al₂O₃与ZrO₂的群组中的之 一。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，转换该电荷捕捉材料 的该部份包含利用一热工艺以部份氧化该电荷捕捉材料。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该半导体衬底的该表 面区域包含一氧化层，该氧化层选取一厚度可允许电荷隧穿。