[发明专利]SONOS器件中ONO结构的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种SONOS器件中ONO结构的制造方法。

背景技术

SONOS（Semiconductor-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor）存储器的存储单元是由控制多晶硅栅和沟道衬底之间的ONO叠层结构组成。其中，ONO结构由两层二氧化硅层（底部和顶部）和中间氮化硅层的三明治结构构成。三个层次自上而下分别作为结构隧穿层、存储层和阻挡层。电荷通过直接隧道效应，进入并存储在氮化硅层中，依靠氮化硅薄膜的陷阱效应存储电荷。上层的二氧化硅层起到隔离作用。

ONO结构的现有制造工艺中，底部二氧化硅一般采用热生长（消耗硅衬底）或LPCVD（Low Pressure Chemical Vapor Deposition，低压化学气相沉积）淀积（不消耗硅衬底）；夹层氮化硅采用LPCVD淀积；顶层二氧化硅常采用HTO（High Temperature Oxidation，高温氧化）淀积工艺。其中：

1.底层二氧化硅的制造工艺一般包括炉管热氧化、掺氮、热退火等步骤，二氧化硅表面通过离子注入和热退火，或通过炉管N₂O高温氮化表面二氧化硅和热退火引入Si-N键，提高二氧化硅的可靠性，以及和氮化硅的结合强度；

2.夹层氮化硅的制造工艺一般采用炉管LPCVD淀积，为了得到较好均匀度和可控性的夹层氮化硅，常采用低温氮化硅工艺，后加高温氮化硅致密化工艺来实现；

3.顶层二氧化硅一般采用炉管的HTO淀积，再经过HTO致密化工艺，通常的反应气体是二氯硅烷（DCS）和一氧化二氮（N₂O），反应常用条件如下表1，反应方程式：SiH₂Cl₂+N₂O→SiO₂+N₂+HCL。但是，HTO工艺不同的硅片之间具有较大的厚度均匀度差异，对ONO整体厚度均匀度带来最大的影响。

表1

参数沉积温度（℃）沉积气压（torr）DCS流量（slm）N₂O流量（slm）数值7800.35100200

三层薄膜的不同厚度及生长方式决定了ONO的不同性质。其中，顶层二氧化硅的厚度均匀度好坏，对ONO三层薄膜的厚度均匀度具有主导作用。通过上述现有工艺制备而得的顶层二氧化硅具有较差的厚度均匀度，使得ONO三层薄膜的厚度均匀度都变差，从而大大影响SONOS器件的性能。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种SONOS器件中ONO结构的制造方法，使得顶层二氧化硅具有较好的厚度均匀度，从而提高SONOS器件性能。

本发明SONOS器件中ONO结构的制造方法包括以下步骤：

步骤S01，制备底层二氧化硅；

步骤S02，制备夹层氮化硅；

步骤S03，制备顶层二氧化硅；

其中，步骤S03包括采用低压自由基氧化法使夹层氮化硅的顶层与自由基反应生成二氧化硅层。

本发明中，步骤S01和步骤S02均采用现有工艺制备底层二氧化硅和夹层氮化硅。