[发明专利]一种通过改变沟道应力提高SONOS器件工作速度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体领域中提高器件运行速度方法，尤其涉及一种利用沟道应力工程提高SONOS的编程速度的方法。

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氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，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硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-硅（Silicon Oxide Nitride Oxide Silicon，SONOS）存储器。

用于快闪存储器单元中的存储数据的主要两种存储机制是沟道热电子（CHE）注入和F-N隧穿效应。沟道热电子注入被认为在经过长期循环后仍然是相当可靠的，原因是它没有在隧穿氧化层上施加很大的应力。但是CHE的缺点在于编程效率低。沟道热电子注入是用沟道中的横向电场来加速电子，当电子被加速到获得一个足以克服势垒的高能量时，就会发生热电子注入。编程时，漏极和栅极都要施加相对较高的电压，漏极直接与电压源相连，而栅极电压则取决于电容耦合。为了有效编程，晶体管应当偏置在饱和区，使穿过夹断点的电子在漏端耗尽区内建立起大的横向电场。栅的这种偏置状态使源附近的沟道反型层较宽，并随着趋近夹断点，沟道反型层变得较窄，以使穿过夹断点的电子在漏端耗尽区内的高电场内被强烈的加速。这样部分电子获得足够的高能量时，就发生热电子注入，但由于只有一小部分沟道对编程是有效的，因此热电子注入编程效率不高。

发明内容

本发明为了提高热电子注入机制的SONOS编程效率及速度，提供一种改变SONOS器件内沟道应力的方法，使SONOS单元晶体管的电子迁移率显著提高，从而提高沟道电流并改善热电子注入机制的SONOS编程效率及速度。

为了实现上述目的，本发明提供一种通过改变沟道应力提高SONOS器件工作速度的方法，包括以下顺序步骤：

步骤1：在完成源漏端注入的SONOS器件的表面淀积一层氮化硅层。

步骤2：改变SONOS器件的沟道中的应力。

步骤3：除去SONOS器件表面上覆盖的氮化硅层。

在上述提供的方法中，其中所述氮化硅层内具有高张应力。

在上述提供的方法中，其中所述氮化硅层的厚度为300~600埃之间。优选方案中，淀积形成氮化硅层的厚度在400~500埃之间。

在上述提供的方法中，其中采用瞬间退火方式改变SNONS器件沟道中的应力。瞬间退火的温度优选控制在1000~1050℃之间。

在上述提供的方法中，其中采用干法刻蚀或湿法刻蚀除去氮化硅层。

本发明提供的改变SONOS器件内沟道应力的方法，利用沟道应力工程在SONOS源漏注入完成后淀积一层具有高的张应力的氮化硅层，通过应力记忆使SONOS单元沟道产生张应力，使硅的能带发生分裂，分裂的结果导致沿沟道方向的电子有效质量减小，同时电子的能谷见散射概率也降低，使SONOS单元晶体管的电子迁移率显著提高，从而提高沟道电流并改善热电子注入机制的SONOS编程效率及速度。

附图说明

图1是本发明中淀积有氮化硅层的SONOS器件结构图。

图2是本发明中植入应力后SONOS器件结构图。

图3是由本发明提供的方法所形成的沟道带有张应力的SONOS器件。

具体实施方式

本发明提供一种通过改变沟道应力提高SONOS器件工作速度的方法，包括以下步骤：先将在完成源漏端注入的SONOS器件的表面淀积一层氮化硅层，改变SONOS器件的沟道中的应力，最后除去SONOS器件表面上覆盖的氮化硅层。

本发明从提高沟道载流子迁移率的角度着手点来提高SONOS器件工作速度。载流子迁移率可由方程                                               决定，其中q为电子电荷，m*为载流子有效质量，t为两次散射间的平均寿命。因此，散射概率为1/t。本专利利用沟道应力工程，在SONOS器件源漏注入完成后淀积一层具有高的张应力的氮化硅层，通过应力记忆使SONOS器件沟道产生张应力，使硅的能带发生分裂，分裂的结果导致沿沟道方向的电子有效质量减小，同时电子的能谷见散射概率也降低，使SONOS单元晶体管的电子迁移率显著提高，从而提高沟道电流并改善热电子注入机制的SONOS器件编程效率及速度。