專利名稱：一種制備浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子器件及存儲器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用化學(xué)氣相淀積工藝制備浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的方法
背景技術(shù)：
非易失性存儲器，它的主要特點是在不加電的情況下也能夠長期保持存儲的信 息，它既有ROM的特點，又有很高的存取速度。隨著多媒體應(yīng)用、移動通信等對大容量、低功 耗存儲的需要，非易失性存儲器，特別是閃速存儲器(Flash)，所占半導(dǎo)體器件的市場份額 變得越來越大，也越來越成為一種相當(dāng)重要的存儲器類型。當(dāng)前市場上的非易失性存儲器以閃存(Flash)為主流，但是閃存器件存在操作電 壓過大、操作速度慢、耐久力不夠好以及由于在器件縮小化過程中過薄的隧穿氧化層將導(dǎo) 致記憶時間不夠長等缺點。理想的非易失性存儲器應(yīng)具備操作電壓低、結(jié)構(gòu)簡單、非破壞性 讀取、操作速度快、記憶時間(Retention)長、器件面積小、耐久力(Endurance)好等條件。作為對閃存技術(shù)的改進和發(fā)展，納米晶浮柵非易失性存儲器和電荷俘獲型非易失 性存儲器受到廣泛關(guān)注，結(jié)合上述兩種新型存儲器優(yōu)點的復(fù)合俘獲浮柵非易失性存儲器 (Hybird Trapping Floating-Gate NonvolatileMemory)具有很好的應(yīng)用前景。其電荷存 儲于俘獲介質(zhì)/納米晶層/俘獲介質(zhì)堆疊的復(fù)合俘獲層中，可以得到更大的存儲窗口 ；由于 受到陷阱能級的束縛，電子不易丟失，從而能有效改善器件的保持特性；同時可以抑制過擦 現(xiàn)象，降低操作電壓，綜合改善器件性能。但是目前器件中復(fù)合俘獲層的制作大多采用多次 生長的方法，制作復(fù)雜，成本高，不利于工業(yè)實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題針對上述現(xiàn)有浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層制作方法存在的不足，本發(fā)明 的主要目的在于提供一種制造工藝簡單、制造成本低、器件產(chǎn)率高的浮柵型非易失性存儲 器中復(fù)合俘獲層的制備方法。( 二 )技術(shù)方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種制備浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的 方法，該方法包括選擇至少兩種前軀體在隧穿介質(zhì)層上采用化學(xué)氣相淀積方法生長俘獲層；在生長俘獲層的過程中，關(guān)閉其中一種或幾種前軀體，僅保留含有納米晶材料組 分的前軀體進行淀積，以形成納米晶材料過剩的內(nèi)嵌薄層；形成內(nèi)嵌薄層后，恢復(fù)原工藝條件，打開所有前軀體繼續(xù)生長俘獲層；生長完畢，快速熱處理形成納米晶與俘獲層堆疊的復(fù)合俘獲層結(jié)構(gòu)。上述方案中，該方法采用LPCVD、PECVD或ALD設(shè)備，通過對工藝的控制形成復(fù)合俘 獲結(jié)構(gòu)。
上述方案中，所述選擇的前軀體材料包括Si3N4、SiON, Ru02、NiO2、HfSiOx、HfSiON、 HfAlOx, Al2O3或AlN中的至少兩種。上述方案中，所述選擇的至少兩種前軀體，其中一種為只含有納米晶材料組分。上述方案中，所述俘獲層中內(nèi)嵌的納米晶薄層為Si、Al、M或Ru材料，薄層厚度為 1 3nm。上述方案中，所述生長完畢后，經(jīng)適當(dāng)?shù)母邷乜焖贌嵬嘶鸸に囆纬杉{米晶薄層嵌入俘獲層的復(fù)合俘獲結(jié)構(gòu)。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、利用本發(fā)明，器件的加工工藝與傳統(tǒng)CMOS工藝兼容。2、本發(fā)明提供的浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的簡易制作方法可以極大 的簡化工藝制程，降低制作成本，為器件的走向?qū)嶋H應(yīng)用打下基礎(chǔ)。


圖1是本發(fā)明提供的制備浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的方法流程圖；圖2是本發(fā)明制備的浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖3-1是在隧穿介質(zhì)層上淀積俘獲層的示意圖；圖3-2是關(guān)閉適當(dāng)?shù)那败|體以形成納米晶材料內(nèi)嵌薄層的示意圖；圖3-3是打開前軀體繼續(xù)淀積俘獲層的示意圖；圖3-4是快速熱處理形成復(fù)合俘獲結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的制備浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的方 法流程圖，該方法包括以下步驟步驟101 選擇至少兩種前軀體在隧穿介質(zhì)層上采用化學(xué)氣相淀積方法生長俘獲 層；步驟102 在生長俘獲層的過程中，關(guān)閉其中一種或幾種前軀體，僅保留含有納米 晶材料組分的前軀體進行淀積，以形成納米晶材料過剩的內(nèi)嵌薄層；步驟103 形成內(nèi)嵌薄層后，恢復(fù)原工藝條件，打開所有前軀體繼續(xù)生長俘獲層；步驟104 生長完畢，快速熱處理形成納米晶與俘獲層堆疊的復(fù)合俘獲層結(jié)構(gòu)。該方法采用LPCVD、PECVD或ALD設(shè)備，通過對工藝的控制形成復(fù)合俘獲結(jié)構(gòu)。步驟101中所述選擇的前軀體材料包括Si3N4、SiON, RuO2, NiO2, HfSiOx, HfSiON、 HfA10x、Al2O3或AlN中的至少兩種。所述選擇的至少兩種前軀體，其中一種為只含有納米晶 材料組分。步驟102中所述俘獲層中內(nèi)嵌的納米晶薄層為Si、Al、Ni或Ru材料，薄層厚度為 1 3nm。步驟103中所述生長完畢后，經(jīng)適當(dāng)?shù)母邷乜焖贌嵬嘶鸸に囆纬杉{米晶薄層嵌入俘獲層的復(fù)合俘獲結(jié)構(gòu)。圖2示出了本發(fā)明制備的浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的基本結(jié)構(gòu)示意 圖。在本發(fā)明的一個實施例中，采用PECVD生長Si3N4/Si納米晶/Si3N4復(fù)合俘獲層。首先采用前軀體SiH2Cl2和NH3淀積生長4nm的Si3N4材料，然后關(guān)閉NH3,只采用SiH2Cl2進 行淀積，形成2nm的Si薄層，然后重新打開NH3繼續(xù)淀積4nm的Si3N4材料。淀積完成后， 對樣品進行快速熱退火處理，使內(nèi)嵌Si薄層形成納米晶，完成復(fù)合俘獲層的制備。圖3-1至3-4是用來說明本發(fā)明一個實施例的示意圖。圖3-1是說明本發(fā)明一個實施例中使用PECVD，并選擇前軀體SiH2Cl2和NH3淀積 生長4nm的Si3N4材料的示意圖。圖3-2是說明本發(fā)明一個實施例中，形成4nm的Si3N4材料介質(zhì)后關(guān)閉NH3，只用 SiH2Cl2進行淀積形成2nm的Si薄層的示意圖。圖3-3是說明本發(fā)明一個實施例中，重新打開NH3繼續(xù)淀積4nm的Si3N4材料的示 意圖。圖3-4是說明本發(fā)明一個實施例中，淀積過程結(jié)束后，對樣品進行快速熱退火處 理，使內(nèi)嵌Si薄層形成納米晶，完成復(fù)合俘獲層的制備的示意圖。由上述可知，在本發(fā)明的實施例中，制備復(fù)合俘獲層只使用一種化學(xué)氣相淀積設(shè) 備，而通過對制程的控制來形成復(fù)合俘獲結(jié)構(gòu)。這種制備方法，工藝簡單、制造成本低、與傳 統(tǒng)的硅平面CMOS工藝的兼容性非常好，便于工業(yè)應(yīng)用和推廣。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種制備浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的方法，其特征在于，該方法包括選擇至少兩種前軀體在隧穿介質(zhì)層上采用化學(xué)氣相淀積方法生長俘獲層；在生長俘獲層的過程中，關(guān)閉其中一種或幾種前軀體，僅保留含有納米晶材料組分的前軀體進行淀積，以形成納米晶材料過剩的內(nèi)嵌薄層；形成內(nèi)嵌薄層后，恢復(fù)原工藝條件，打開所有前軀體繼續(xù)生長俘獲層；生長完畢，快速熱處理形成納米晶與俘獲層堆疊的復(fù)合俘獲層結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的方法，其特征在 于，該方法采用LPCVD、PECVD或ALD設(shè)備，通過對工藝的控制形成復(fù)合俘獲結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的方法，其特征在 于，所述選擇的前軀體材料包括 Si3N4、Si0N、Ru02、Ni02、HfSi0x、HfSi0N、HfA10x、Al203 或 AlN 中的至少兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的方法，其特征在 于，所述選擇的至少兩種前軀體，其中一種為只含有納米晶材料組分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的方法，其特征在 于，所述俘獲層中內(nèi)嵌的納米晶薄層為Si、Al、Ni或Ru材料，薄層厚度為1 3nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的方法，其特征在 于，所述生長完畢后，經(jīng)適當(dāng)?shù)母邷乜焖贌嵬嘶鸸に囆纬杉{米晶薄層嵌入俘獲層的復(fù)合俘 獲結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備浮柵型非易失性存儲器中復(fù)合俘獲層的方法，該方法包括選擇至少兩種前軀體在隧穿介質(zhì)層上采用化學(xué)氣相淀積方法生長俘獲層；在生長俘獲層的過程中，關(guān)閉其中一種或幾種前軀體，僅保留含有納米晶材料組分的前軀體進行淀積，以形成納米晶材料過剩的內(nèi)嵌薄層；形成內(nèi)嵌薄層后，恢復(fù)原工藝條件，打開所有前軀體繼續(xù)生長俘獲層；生長完畢，快速熱處理形成納米晶與俘獲層堆疊的復(fù)合俘獲層結(jié)構(gòu)。利用本發(fā)明，器件的加工工藝與傳統(tǒng)CMOS工藝兼容，極大的簡化工藝制程，降低制作成本，為器件的走向?qū)嶋H應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
文檔編號B82B3/00GK101814430SQ200910077369
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者劉明, 劉璟, 王琴, 龍世兵 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所