[发明专利]真空管闪存结构及其制造方法

说明书

本发明揭示了一种真空管闪存结构及其制造方法。包括在沟道中形成真空，其中，栅介电层是使用电浆在氧气、氮气、N₂O或NH₃的环境下进行栅极层的热氧化或是热氮化过程所生成。本发明所揭露的结构，能够使形成的组件具有更好的程序设计、擦除速度及储存时间，同样还能够获得优越的栅极控制能力及极小的栅极漏电流。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种真空管闪存结构及其制造方法。

背景技术

真空管(Vacuum Tube)是一种电子组件，在电路中控制电子的流动。参与工作的电极被封装在一个真空的容器内(管壁大多为玻璃)，因而得名。在二十世纪中期前，因半导体尚未普及，基本上当时所有的电子器材均使用真空管，形成了当时对真空管的需求。但在半导体技术的发展普及和平民化下，真空管因成本高、不耐用、体积大、效能低等原因，最后被半导体取代了。但是可以在音响、微波炉及人造卫星的高频发射机看见真空管的身影。部份战斗机为防止核爆造成的电磁脉冲损坏，机上的电子设备亦采用真空管，真空管结构如图1所示，其包括基极1、集电极3、发射极2及发热电阻丝5，电子4由发射极2流向集电极3。

早期的电子器件中真空管用来放大、开关或调节电信号。然而，随着半导体技术的发展，几十年以来，固态组件已经取代了真空管，例如金氧半场效晶体管(MOSFET)、双极接面晶体管(BJT)及二极管。

然而，真空管依然在音响系统和高功率无线电基站使用。这是由于真空管比固态组件的环境耐性更好，可以在高温及各种辐射环境中使用。真空原理上是优于固体载体的传输媒介。电子在真空的速度是理论上3×10¹⁰厘米/秒，但在半导体中的速度仅仅为5×10⁷厘米/秒。因此真空管在某些需求中的表现远比固态组件优越。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空管闪存结构及其制造方法，利用业界通用的半导体标准制程制造，且具有更好的程序设计、擦除速度及储存时间，同样还能够获得优越的栅极控制性能及极小的栅极漏电流。

为解决上述技术问题，本发明提供一种真空管闪存结构的制造方法，包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次形成第一介电层、源极层、第二介电层、栅极层和硬掩膜层；

图案化处理所述第二介电层、栅极层和硬掩膜层形成栅极结构；

修剪栅极结构中的第二介电层和栅极层，使剩余第二介电层和栅极层的宽度小于硬掩膜层；

进行热处理以在所述栅极层的侧壁上形成栅介电层；

沉积漏极层；

在整个衬底上沉积层间介电层并进行平坦化以在所述栅极中形成真空。

可选的，对于所述的真空管闪存结构的制造方法，还包括在层间介电层进行平坦化后，采用高温退火对所述源极层和漏极层进行处理，使其变为圆柱形。

可选的，对于所述的真空管闪存结构的制造方法，所述高温退火使用的气体为He、N₂、Ar或者H₂。

可选的，对于所述的真空管闪存结构的制造方法，所述高温退火的温度范围是在600℃～1000℃之间。

可选的，对于所述的真空管闪存结构的制造方法，所述栅极中的真空内的气压范围是0.1torr～50torr。

可选的，对于所述的真空管闪存结构的制造方法，所述热处理是使用电浆在氧气、氮气、N₂O或NH₃的环境下进行所述栅极层的热氧化或是热氮化过程。