[发明专利]一种闪存隧道氧化层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种闪存隧道氧化层的制备方法。

背景技术

一般而言，闪存（flash memory）是一种非易失性半导体存储器，其被设计用于执行可擦写可编程只读存储器的编程方法以及电可擦写可编程只读存储器的擦写方法，并且闪存通常被命名为快闪。闪存不仅可以在断电时保持以存储的信息，而且还可以自由的输入和输出信息，因此，被广泛的应用于各个领域。

对于各种闪存器件，所述闪存器件的阈值电压是该存储器件的重要性能参数之一，影响存储器件阈值电压的因素也有多种。闪存的内存装置中包括电可擦可编程数据的核心堆栈和外围堆栈，当所述外围堆栈使用浅沟槽隔离时，沿着用于外围堆栈的浅沟槽隔离形成角形凹陷，此角形凹陷决定外围堆栈，其中，位于核心堆栈中氧化物的厚度，比如隧道氧化物、浅沟槽隔离侧壁氧化物、GPOX以及多晶硅介电质的厚度均会对闪存器件的阈值电压造成影响。

在闪存器件中由于应力引起的低场隧道效应，电荷的保留需要将隧道氧化物厚度的下线设定为80埃，为了使隧道氧化物的厚度能达到80埃以下，需要对所述隧道氧化物层作进一步的改进，同时也在进一步的寻找替代材料，以允许隧道介质作进一步的扩展。目前隧道氧化物的形成方法通常采用对所述隧道氧化物进行氮化，现有方法一般都分两个步骤进行，其中包括分别对隧道氧化物的底部和顶部都进行氮化，具体地，对隧道氧化物底部采用一氧化氮和二氧化氮机高温退火，对所述隧道氧化物的顶部进行氮等离子体处理，但是对于所述底部氮的分配以及控制是非常大的挑战。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明为了克服目前存在问题，提供了一种闪存隧道氧化层的制备方法，包括：

提供半导体衬底；

氮注入或者氮等离子掺杂所述半导体衬底，形成氮掺杂区；

高温氧化所述氮掺杂区，形成氮氧化物层；

等离子氮化所述氮氧化物层，以形成顶部和底部富含氮的隧道氧化层。

作为优选，在所述高温氧化步骤前还包括预清洗所述氮注入或者氮等离子掺杂后的半导体衬底的步骤。

作为优选，在所述氮注入或者氮等离子掺杂步骤前还包括在半导体衬底上形成掩膜材料层的步骤，以保护不进行氮注入或者氮等离子掺杂的区域。

作为优选，在所述氮注入或者氮等离子掺杂步骤后还包括去除所述掩膜材料层的步骤。

作为优选，在所述高温氧化步骤前还包括一热退火步骤。

作为优选，所述热退火步骤的温度为900-1200℃。

作为优选，所述热退火步骤的时间为1-180s。

作为优选，所述热退火步骤选用氮气或惰性气体作为保护气体。

作为优选，在所述等离子氮化步骤后还包括一退火步骤。

作为优选，所述氮注入的离子能量为1kev-10kev，氮注入的离子剂量为5×10¹⁴-5×10¹⁶原子/cm²。

本发明所提供的制备隧道氧化物SiON的顶部和底部富含氮的结构，所述隧道氧化物的制备首先在衬底上进行氮离子注入或者掺杂，形成氮化物层，然后对所述氮化物层进行高温氧化，得到氧化物层，最近进行氮化处理，使所述氧化物最上层氮化，得到顶部和底部富含氮的SiON结构，所述方法更加容易控制，效率更高，能更好的满足半导体器件往更小尺寸发展的需求。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，

图1为本发明闪存隧道氧化层的制备方法流程图；

图2a-2d为本发明闪存隧道氧化层的制备方法示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。