[发明专利]一种基于氮化处理的纳米晶浮栅存储器的制备方法无效
申请号: | 200910302491.4 | 申请日: | 2009-05-21 |
公开(公告)号: | CN101556938A | 公开(公告)日: | 2009-10-14 |
发明(设计)人: | 刘明;王永;王琴;杨潇楠;龙世兵;谢常青 | 申请(专利权)人: | 中国科学院微电子研究所 |
主分类号: | H01L21/8247 | 分类号: | H01L21/8247;H01L21/336;H01L29/788 |
代理公司: | 北京市德权律师事务所 | 代理人: | 王建国 |
地址: | 100029北京市北京*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 氮化 处理 纳米 晶浮栅 存储器 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及半导体器件制造技术领域,特别涉及一种基于氮化处理的纳米晶浮栅存储器的制备方法。
背景技术
自从1967年贝尔实验室的D.Kahng和S.M.Sze提出了浮栅结构的非挥发性半导体存储器以来,基于栅堆叠的MOSFET结构的浮栅半导体存储器就在容量、成本和功耗上以占有极大的优势取代了之前长期使用的磁存储器。在此基础上,日本东芝公司在1984年成功提出了Flash存储器的概念,直到现在Flash存储器仍然是非挥发性半导体存储器市场上的主流器件,但是随着微电子技术节点不断向前推进,工艺线宽的将进一步减小,基于浮栅结构的传统Flash器件正在遭遇严重的技术难点,主要原因是由于隧穿介质层的持续减薄,漏电现象越发严重,严重限制了Flash器件的可缩小化,导致浮栅存储器件的密度难以提升。目前解决此类问题的解决方案有两种。一种革命式方案,就是采用完全不同存储机理和结构的存储介质,如RRAM,FeRAM,PCRAM等;另外一种改进型方案,就是在现有非挥发性浮栅存储器的基础上,采用新的浮栅存储介质,如Nitride,纳米晶等。对于前一种方案,由于采用两端式存储结构,存储单元占用芯片的面积会大幅减少,密度可以进一步提高,但是在这种方案当中,有的与传统CMOS工艺的兼容性不是很高,需要增加额外的工艺步骤,有的存储机理还有待进一步研究,因此目前还不是很成熟。而对于第二种方案,采用氮化硅,非金属纳米晶,几乎与传统CMOS工艺完全兼容,甚至不需要增加额外的光刻模板,对于目前65nm以下的非挥发性浮栅存储器领域,有着非常广阔的应用前景。
但是氮化硅和硅纳米晶浮栅的存储器都存在着电荷存储能力不足的问题。相比之下,氮化硅浮栅的存储窗口稍大,但是保持特性较差,而硅纳米晶浮栅的电荷存储能力较小,但是保持特性较好。
发明内容
为了解决现有技术中氮化硅浮栅保持特性较差、硅纳米晶浮栅的电荷存储能力较小的问题,本发明提供了一种基于氮化处理的纳米晶浮栅存储器的制备方法,氮化处理硅纳米晶表面可以增加表面态,增加电荷存储容量,从而可以较大地提高存储窗口,增强器件存储窗口的保持特性。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:一种基于氮化处理的纳米晶浮栅存储器的制备方法,所述方法包括:
(1)在硅衬底上生长遂穿介质层,并在所述遂穿介质层上表面生长硅纳米晶;
(2)对所述硅纳米晶进行氮化处理,并在氮化处理后的硅纳米晶表面淀积控制栅介质层,所述控制栅介质层上淀积多晶硅;
(3)刻蚀多层结构到硅衬底,形成制作栅侧墙、源极和漏极的区域;
(4)制作栅侧墙、栅极、源极和漏极,形成浮栅存储器。
所述遂穿介质层为热氧化生成的二氧化硅,厚度为3~4nm。
所述步骤(1)中生长硅纳米晶的步骤具体包括:
a.用稀释氢氟酸处理所述遂穿介质层表面;
b.采用低压化学气相沉积方法在所述隧穿介质层上表面淀积一层硅纳米晶。
所述低压化学气相沉积方法淀积硅纳米晶所用的气体为硅烷,温度为550-620℃,气压为35mTorr。
所述步骤(2)中氮化处理是用N2、N2O、NO和NO2中的一种或几种气体在900-1100℃对所述硅纳米晶进行氮化处理,在所述硅纳米晶表面生成Si3N4。
所述步骤(2)中控制栅介质层是采用低压化学气相沉积方法在所述硅纳米晶上淀积生成的二氧化硅,厚度为7~12nm。
所述步骤(2)中多晶硅是采用低压化学气相沉积方法在所述控制栅介质层上淀积而成的。
所述步骤(2)中多晶硅厚度为200~400nm。
所述步骤(3)中刻蚀的工艺为等离子体刻蚀工艺。
所述步骤(4)中制作栅侧墙是利用等离子体化学气相淀积工艺淀积一层400~600nm的二氧化硅,并各向异性刻蚀出栅侧墙。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、利用本发明,可得到具有增大硅纳米晶存储介质表面态的浮栅结构,可以增大存储窗口。
2、利用本发明,可得到一种分立存储介质的硅纳米晶,提高浮栅电荷存储的保持特性。
3、利用本发明,可得到LPCVD制作的硅纳米晶,这种方法与传统CMOS工艺完全兼容,可以提高器件制造的成品率,适用于大规模生产。
附图说明
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