[发明专利]一种淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其是一种淀积硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-硅（SONOS）存储器隧穿氧化层的方法。

背景技术

非挥发性半导体存储器的基本工作原理是在一个金属半导体氧化物场效应管（MOSFET）的栅介质中存储电荷。其中电荷被存储在一个适当的介质层的分立的俘获中心里的器件被称为电荷俘获器件。这类器件中最常用的是SONOS存储器。

SONOS的擦写机制主要为电场协助隧穿（Fowler-Nordheim Tunneling），这使得隧穿氧化层的工艺尤为关键，其不仅关系着存储器件的擦写速度，还和器件的耐久性能（Endurance）和电荷保持性能（Retention）等问题密切相关。这对于隧穿氧化层的膜厚及膜质提出更高的要求。

目前工艺中常采用例如高温氧化物沉积（HTO）来形成器件的隧穿氧化层。然而在利用炉管进行沉积的过程中，由于晶圆边缘部分的反应气体浓度高于晶圆中心部分，最终会造成晶圆表面氧化薄膜的厚度从晶圆边缘向晶圆中心递减。这一厚度不均匀的差异带来了器件擦除特性的差异，并最终造成显著的良率损失。而且形成的氧化膜界面态密度较大，氧化膜质量不高，会影响SONOS器件的耐久性能和电荷保持性能等的可靠性要求。

发明内容

针对现有技术中形成SONOS存储器隧穿氧化层的方法存在的上述问题，本发明提供一种利用原位水气生成（ISSG）及其氮化工艺淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法，其中，具体步骤包括：

步骤a、于一硅衬底上以原位水气生成工艺淀积形成一层氧化硅层；

步骤b、对所述氧化硅层进行氮化，形成氮化层；

步骤c、于所述氮化层表面形成一层氮化硅存储介质层；

步骤d、于所述氮化硅存储介质层表面形成一层第二氧化硅层；

步骤e、于所述第二氧化硅层上形成多晶硅栅。

上述淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法，其中，所述步骤b中氮化所述氧化硅层的方法为去耦离子氮化工艺。

上述淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法，其中，所述步骤c中所述氮化硅存储介质层的形成方法为低压化学汽相淀积法。

上述淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法，其中，所述步骤d中，所述第二氧化硅层的形成方法为高温氧化物沉积。

上述淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法，其中，所述氮化层厚度为20-30A。

上述淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法，其中，所述氮化硅存储介质层的厚度为70-100A。

上述淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法，其中，所述第二氧化硅层的厚度为40-70A。

本发明的有益效果是：

氧化物薄膜体内缺陷少,界面态密度较小,氧化物薄膜的质量提高，降低隧穿氧化层的厚度，增加了氮化膜存储介质层的厚度，提升擦写速度。

附图说明

图1是本发明一种淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法的流程示意框图；

图2是本发明一种淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法步骤a、步骤b完成后的结构状态示意图；

图3是本发明一种淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法步骤c完成后的结构状态示意图；

图4是本发明一种淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法步骤d完成后的结构状态示意图；

图5是本发明一种淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法步骤e完成后的结构状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，本发明包括一种淀积SONOS 存储器隧穿氧化层的方法包括以下步骤：

如图2所示，步骤a于一硅衬底1上以原位水气生成工艺（In-situ steam generation，简称ISSG）淀积形成一层氧化硅层2，该氧化硅层2即为隧穿氧化层；步骤b对氧化硅层2进行氮化，形成氮化层3，氮化氧化硅层2的方法可以采用去耦离子氮化（Decouple plasma nitridation，简称DPN）工艺，形成氮化层的厚度大约20-30A。

如图3所示，步骤c于氮化层3表面形成一层作为SONOS的存储介质层，例如氮化硅存储介质层4，形成氮化硅存储介质层4的方法可以是低压化学汽相淀积法（LPCVD），形成的氮化硅存储介质层4的厚度为70-100A。