專利名稱：非易失性存儲(chǔ)器與非易失性存儲(chǔ)器的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種非易失性存儲(chǔ)器組件與其制造方法，且特別是有關(guān) 于一種具有復(fù)合層式電荷捕捉層的非易失性存儲(chǔ)器與其制造方法。
背景技術(shù)：
電可抹除可程序化只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)和快閃存儲(chǔ)器等已知的基于 電荷存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的電可程序化和可抹除的非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)用于多種現(xiàn)代化 應(yīng)用。
隨著集成電路的尺寸縮小，因?yàn)橹圃爝^程的可量測性和簡易性，所以越 來越關(guān)注基于電荷捕捉層的存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)?；陔姾刹蹲綄拥拇鎯?chǔ)器單元 結(jié)構(gòu)包括已知的(例如)產(chǎn)業(yè)名稱是氮化物只讀存儲(chǔ)器、硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)和能帶工程硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(BE-SONOS) 等結(jié)構(gòu)。這些存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)通過在電荷捕捉層(例如氮化硅)中捕捉電荷 來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
另外，傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器主要是以多晶硅材料作為電荷儲(chǔ)存層(即 浮置柵)， 一旦在隧穿氧化層產(chǎn)生漏電路徑，所儲(chǔ)存的電荷將會(huì)全部流失， 這對于組件的特性、可靠度以及容忍度都是一大挑戰(zhàn)。因此，半導(dǎo)體層-氧化 層-氮化層-氧化層-半導(dǎo)體層(SONOS)結(jié)構(gòu)被提出來克服這個(gè)問題。因?yàn)榈?層富有電荷儲(chǔ)存中心，可以做電荷的儲(chǔ)存，而且本身為介電層，不會(huì)因?yàn)樗?穿氧化層的漏電路徑造成電荷流失。
然而，對于作為SONOS中氮化層材料的氮化硅而言，若為富含氮的氮化 硅薄膜，則大多為深能階的電荷儲(chǔ)存中心，電荷捕捉的能力相較于淺能階缺
陷來的差。而若為富含硅的氮化硅薄膜，則大多為淺能階的電荷儲(chǔ)存中心， 雖然電荷捕捉能力高，但電荷流失能力也很高，造成很低的電荷儲(chǔ)存能力。 所以調(diào)整氮化層的原子組成成分及其含量，可以影響組件的速度、可靠度以 及容忍度等特性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在提供一種非易失性存儲(chǔ)器，此非易失性存儲(chǔ)器具有 較佳的程序化與抹除化的能力。
本發(fā)明的再一目的是提供一種非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，以降低工藝 過程中的熱預(yù)算。
本發(fā)明提出一種非易失性存儲(chǔ)器，其位于一襯底上并包括 一隧穿
(tunnel)層、 一電荷捕捉復(fù)合層、 一柵極以及一源極/漏極區(qū)。其中，隧穿層 位于襯底上，電荷捕捉復(fù)合層位于隧穿層上，其中電荷捕捉復(fù)合層的材質(zhì)至 少包括一氮化物與一氮氧化物，而柵極位于電荷捕捉復(fù)合層上方，源極/漏極 區(qū)則位于隧穿層兩側(cè)的該襯底中。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的非易失性存儲(chǔ)器，其中電荷捕捉復(fù)合層 與柵極之間有一阻障絕緣層。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的非易失性存儲(chǔ)器，其中電荷捕捉復(fù)合層 由一氮化硅層與一氮氧化硅層或由一氮化硅材質(zhì)與一氮氧化硅材質(zhì)所組成。 上述氮氧化硅層位于氮化硅層上方。且氮氧化硅層的厚度約占電荷捕捉復(fù)合 層的厚度的20%至80%之間，或所述的氮氧化硅材質(zhì)的含量占所述的電荷捕 捉復(fù)合層的20%至80%。而在此氮氧化硅層中，或所述的氮氧化硅材質(zhì)中氧 原子濃度約為15%以內(nèi)。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的非易失性存儲(chǔ)器，其中電荷捕捉復(fù)合層 由一氮氧化硅材質(zhì)與一氮化硅材質(zhì)所組成。上述氮氧化硅材質(zhì)的含量由電荷 捕捉復(fù)合層的一上表面至一下表面，逐漸減少。且此氮氧化硅材質(zhì)中含氧原
子的濃度約為15%以內(nèi)。而電荷捕捉復(fù)合層中，氮氧化硅材質(zhì)的含量約為20°/。 至80%。又，氮氧化硅材質(zhì)分布于靠近電荷捕捉復(fù)合層的一上表面。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的非易失性存儲(chǔ)器，其中隧穿層包括一
第一氧化層、 一隧穿氮化層與一第二氧化層。其中，第一氧化層位于襯底， 隧穿氮化層位于第一氧化層上，而第二氧化層位于隧穿氮化層上。而第一氧
化層的厚度小于等于2納米、0.5~2納米或是小于等于1.5納米。另外，隧穿 氮化層的厚度小于等于2納米或是1~2納米。又，第二氧化層的厚度小于等 于2納米或是1.5~2納米。
本發(fā)明又提出一種非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，適用于一襯底，其方法 包括于襯底上形成一隧穿層。之后，于隧穿層上形成一電荷捕捉復(fù)合層，
其中該電荷捕捉復(fù)合層的材質(zhì)至少包括一氮化物與一氮氧化物。接著，于電 荷捕捉復(fù)合層上方形成一柵極。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其中形成
該電荷捕捉復(fù)合層的方法，還包括形成一氮化硅層于該隧穿層上，之后形 成一氮氧化硅層于該氮化硅層上。其中，形成氮化硅層的方法包括一化學(xué)汽 相沉積法、 一原子層沉積法或是離子增強(qiáng)化學(xué)沉積法。而形成氮氧化硅層的 方法包括一化學(xué)汽相沉積法或是離子增強(qiáng)化學(xué)沉積法。又，氮氧化硅層的厚
度占該電荷捕捉復(fù)合層厚度的20%至80%之間。再者，電荷捕捉復(fù)合層中， 氮氧化硅層含氧原子的濃度約為15%以內(nèi)。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其中形成 該電荷捕捉復(fù)合層的方法包括于隧穿層上形成一氮化硅層，之后進(jìn)行一氧
化工藝，以在氮化硅層中形成一氮氧化硅區(qū)，其中氮氧化硅區(qū)靠近該氮化硅 層的一上表面。另外，于氧化工藝之后，還包括進(jìn)行一氮化工藝，以使該氮
氧化硅區(qū)轉(zhuǎn)換成為一富含氮-氮氧化硅區(qū)(nitrogen rich-silicon oxynitride)。其 中，氮化工藝包括離子氮化工藝與熱氮化工藝。又，于氮化工藝之后，電荷 捕捉復(fù)合層中，氮氧化硅層含氧原子的濃度約為15%以內(nèi)。此外，富含氮-氮
氧化硅區(qū)的厚度占該電荷捕捉復(fù)合層厚度的20%至80%之間。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法還包括于形 成柵極之前，于電荷捕捉復(fù)合層上形成一阻障絕緣層。其中，阻障絕緣層的
材質(zhì)包括氧化硅、或氮氧化硅、或具有高介電系數(shù)的介電材料如氧化鋁(Al203)
或是氧化鉿(Hf02)。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其中形成
隧穿層的方法包括于襯底上形成一第一氧化層，之后于第一氧化層上形成
一隧穿氮化層，接著于隧穿氮化層上形成一第二氧化層。而第一氧化層的厚
度約小于2納米、0.5 2納米或是小于1.5納米。另外，隧穿氮化層的厚度約 小于2納米或是1 2納米。又，第二氧化層的厚度約小于2納米或是1.5~2 納米。
本發(fā)明提供具有電荷捕捉復(fù)合層的非易失性存儲(chǔ)器，其中電荷捕捉復(fù)合 層由至少兩種材質(zhì)所組成，因此本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器相較于使用單一材 質(zhì)，如氮化硅或是氮氧化硅，為電荷捕捉層的非易失性存儲(chǔ)器，具有較佳的 程序化、抹除化表現(xiàn)以及數(shù)據(jù)保持能力。此外，由于在形成電荷捕捉復(fù)合層 的氮氧化硅層或是氮氧化硅區(qū)，并不需要使用高熱預(yù)算工藝因此可以降低工 藝過程中的熱預(yù)算。
圖1A至圖1C繪示為根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種非易失性存儲(chǔ)器的 形成方法。
圖2A至圖2C繪示為根據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的一種非易失性存儲(chǔ)器 的形成方法。
圖3為本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器的程序化電壓-時(shí)間曲線圖。 圖4為本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器的抹除電壓-時(shí)間曲線圖。 圖5為本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)保持能力曲線圖。附圖標(biāo)號
100、 200:襯底
102、 202:隧穿層
102a、 202a:第一氧化層
102b、 202b:隧穿氮化層
102c、 202c:第二氧化層
104、 204:電荷捕捉復(fù)合層
104a:氮化硅層
104b:氮氧化硅層
106、 210:阻障絕緣層
108、 212:柵極
110、 214:源極/漏極區(qū)
204a:氮氧化硅區(qū)
204b:富含氮-氮氧化硅區(qū)
206: 氧化工藝
208:氮化工藝
具體實(shí)施例方式
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較 佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
圖1A至圖IC繪示為根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種非易失性存儲(chǔ)器的 形成方法。首先請參照圖1A，提供一襯底IOO，之后于襯底IOO上形成一隧 穿層102。此隧穿層102可以是單一層結(jié)構(gòu)的介電層，此介電層的材質(zhì)例如是 氧化硅或是其他高介電常數(shù)的介電材質(zhì)。而形成此單一結(jié)構(gòu)介電層的方法包 括化學(xué)汽相沉積法、快速高溫工藝、離子氧化工藝。于本實(shí)施例中，隧穿層 102，如圖1A所示，具有多重層結(jié)構(gòu)，而其形成方法包括先于襯底100上形 成一第一氧化層102a,接著，于第一氧化層102a上形成一隧穿氮化層102b， 最后，在隧穿氮化層102b上形成一第二氧化層102c。也就是本實(shí)施例中，隧 穿層102是由第一氧化層102a、隧穿氮化層102b以及第二氧化層102c堆棧 組成。其中，第一氧化層102a的形成方法包括化學(xué)汽相沉積法、原子層沉積 法、快速高溫工藝、離子氧化工藝。于一實(shí)施例中，第一氧化層102a的厚度 約小于2納米。在另一實(shí)施例中，第一氧化層102a的厚度約為0.5-2納米。 而再一實(shí)施例中，第一氧化層102a的厚度約小于1.5納米。而隧穿氮化層102b 的形成方法包括于氧化層102a上形成一介電層，例如是氧化層或是氮氧化硅 層，之后進(jìn)行一氮化工藝，將上述介電層氮化成隧穿氮化層102b。于一實(shí)施 例中，形成此隧穿氮化層102b的方法還包括進(jìn)行一化學(xué)汽相沉積法或是一原 子層沉積法，以于第一氧化層102a上形成隧穿氮化層102b。于一實(shí)施例中， 隧穿氮化層102b的厚度約小于2納米。在另一實(shí)施例中，隧穿氮化層102b 的厚度約為1 2納米。再者，形成第二氧化層102c的方法包括于隧穿氮化層 102b上形成一介電層，例如是氮化層或是氮氧化硅層，之后進(jìn)行一氧化工藝， 將上述介電層氧化成第二氧化層102c。于另一實(shí)施例中，形成此第二氧化層 102c的方法還包括進(jìn)行一化學(xué)汽相沉積法或是一原子層沉積法，以于隧穿氮 化層102b上形成第二氧化層102c。于一實(shí)施例中，第二氧化層102c的厚度 約小于2納米。在另一實(shí)施例中，第二氧化層102c的厚度約為1.5~2納米。
繼之，請參照圖1B，于隧穿層102上形成一電荷捕捉復(fù)合層104。值得 注意的是，此電荷捕捉復(fù)合層104是具有至少兩種不同材質(zhì)的多重材質(zhì)復(fù)合 層，也就是，電荷捕捉復(fù)合層104的材質(zhì)至少包括一氮化物與一氮氧化物。 于此實(shí)施例中，此電荷捕捉復(fù)合層104是由一氮化硅層104a與一氮氧化硅層 104b所堆棧組成，且氮氧化硅層104b位于氮化硅層104a上。然而本發(fā)明的 電荷捕捉復(fù)合層104的結(jié)構(gòu)并不限于上述所描述的結(jié)構(gòu)，于另一實(shí)施例中， 電荷捕捉復(fù)合層104也可以是以一層氮化硅層堆桟于一層氮氧化硅層上的架 構(gòu)所組成。另外，于本實(shí)施例中，形成氮化硅層104a的方法包括一化學(xué)汽相
沉積法、離子增強(qiáng)化學(xué)沉積法、或是一原子層沉積法，而形成氮氧化硅層104b 的方法包括一化學(xué)汽相沉積法或是離子增強(qiáng)化學(xué)沉積法。再者，于此電荷捕
捉復(fù)合層104中，氮氧化硅層104b的厚度占電荷捕捉復(fù)合層104厚度的20% 至80%之間，而且電荷捕捉復(fù)合層104中，氮氧化硅層含氧原子的濃度約為 15%以內(nèi)。
接著，請參照圖lC，于電荷捕捉復(fù)合層104上，形成一阻障絕緣層(blocking layer)106與柵極108，之后定義并圖案化柵極108、阻障絕緣層106、電荷捕 捉復(fù)合層104與隧穿層102，并且于圖案化后隧穿層102兩側(cè)所裸露的襯底 100中，形成源極/漏極區(qū)110，以完成非易失性存儲(chǔ)器的制造。于本實(shí)施例中， 阻障絕緣層106的材質(zhì)包括氧化硅、氮氧化硅或是其他具有高介電常數(shù)的介 電材質(zhì)如氧化鋁(Al203)或是氧化鉿(Hf02)，而柵極108例如是由上下堆棧的金 屬或是金屬硅化物層與多晶硅層所組成。上述的金屬或是金屬硅化物包括鎢 以及硅化鎢。
繼之，仍請參照圖1C，于本實(shí)施例中，本發(fā)明提供一非易失性存儲(chǔ)器的 結(jié)構(gòu)。于一襯底上100依序堆棧隧穿層102、電荷捕捉復(fù)合層104、阻障絕緣 層106以與門極106。而電荷捕捉復(fù)合層104由氮化硅層104a與氮氧化硅層 104b上下堆棧所組成。于此實(shí)施例中，電荷捕捉復(fù)合層104由氮化硅層104a 與氮氧化硅層104b上下堆棧所組成，然而本發(fā)明的電荷捕捉復(fù)合層104的結(jié) 構(gòu)并不限于上述的結(jié)構(gòu)。于另一實(shí)施例中，本發(fā)明的電荷捕捉復(fù)合層以氮氧 化層與氮化硅層由下而上堆棧而成。
于本實(shí)施例中，氮氧化硅層104b的厚度約占電荷捕捉復(fù)合層104的厚度 的20%至80%之間。此外，電荷捕捉復(fù)合層104中，氮氧化硅層含氧原子的 濃度約為15%以內(nèi)。再者，隧穿層102包括第一氧化層102a位于襯底100上， 隧穿氮化層102b位于第一氧化層102a上以及第二氧化層102c位于隧穿氮化 層102b上。而本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器，還包括源極/漏極區(qū)IIO位于隧穿層 102兩側(cè)的襯底100中。
于本實(shí)施例中，電荷捕捉復(fù)合層104是由下而上堆棧的氮化硅層104a與氮 氧化硅層104b所組成，然而本發(fā)明的電荷捕捉復(fù)合層104并不受限于此結(jié)構(gòu)。
圖2A至圖2C繪示為根據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的一種非易失性存儲(chǔ)器 的形成方法。于此實(shí)施例中，請參照圖2A，于其上具有一隧穿層202的一襯 底202上形成一電荷捕捉復(fù)合層204。其中，隧穿層202的結(jié)構(gòu)與其形成方法 與前實(shí)施例中隧穿層102的結(jié)構(gòu)與形成方法相同，因此不在此作贅述。而此 電荷捕捉復(fù)合層204是由至少兩種不同材質(zhì)組成，也即，電荷捕捉復(fù)合層204 的材質(zhì)至少包括一氮化物與一氮氧化物，而電荷捕捉復(fù)合層204的形成方法 包括于隧穿層202上形成一氮化硅層204。之后，進(jìn)行一氧化工藝206，以 在氮化硅層204中形成一氮氧化硅區(qū)204a，其中氮氧化硅區(qū)204a靠近氮化硅 層204的一上表面205。
接著，請參照圖2B，進(jìn)行一氮化工藝208，以使氮氧化硅區(qū)204a轉(zhuǎn)換成 為一富含氮-氮氧化硅區(qū)(nitrogen rich-silicon oxynitride)204b。其中氮化工藝 208包括離子氮化工藝與熱氮化工藝。而且于氮化工藝208之后，電荷捕捉復(fù) 合層204中，氮氧化硅區(qū)含氧原子的濃度約為15%以內(nèi)。且富含氮-氮氧化硅 區(qū)20樸的厚度占電荷捕捉復(fù)合層204厚度的20°/。至80%之間。又，電荷捕捉 復(fù)合層204中僅含氮化硅材質(zhì)的厚度不小于4納米，且富含氮-氮氧化硅區(qū) 204b的厚度不大于4納米。
接著，請參照圖2C，于電荷捕捉復(fù)合層204上，形成一阻障絕緣層210 與柵極212，之后定義并圖案化柵極212、阻障絕緣層210、電荷捕捉復(fù)合層 204與隧穿層202，并且于圖案化后隧穿層202兩側(cè)所裸露的襯底200中，形 成源極/漏極區(qū)214，以完成非易失性存儲(chǔ)器的制造。于本實(shí)施例中，阻障絕 緣層210的材質(zhì)包括氧化硅、氮氧化硅或是其他具有高介電常數(shù)的介電材質(zhì) 如氧化鋁(Al203)或是氧化鉿(Hf02)，而柵極212例如是由上下堆棧的金屬或是 金屬硅化物層與多晶硅層所組成。上述的金屬或是金屬硅化物包括鎢以及硅 化鎢。
接著，仍舊請參照圖2C,于本實(shí)施例中，本發(fā)明的提供一非易失性存儲(chǔ)
器結(jié)構(gòu)。于一襯底上200依序堆棧隧穿層202、電荷捕捉復(fù)合層204、阻障絕 緣層210以與門極212。而電荷捕捉復(fù)合層204由至少兩種材質(zhì)所組成，例如 包括一氮氧化硅材質(zhì)與一氮化硅材質(zhì)。其中，氮氧化硅材質(zhì)的含量由電荷捕 捉復(fù)合層204的一上表面205至一下表面207，逐漸減少。另外，電荷捕捉復(fù) 合層204中，氮氧化硅材質(zhì)含氧原子的濃度約為15%以內(nèi)。再者，氮氧化硅 材質(zhì)的含量約為20%至80%。氮氧化硅材質(zhì)分布于靠近電荷捕捉復(fù)合層204 的一上表面，并且形成一氮氧化硅區(qū)204a(如圖2A所示)或是富含氮-氮氧化 硅區(qū)204b。
此外，隧穿層202包括第一氧化層202a位于襯底200上，隧穿氮化層202b 位于第一氧化層202a上以及第二氧化層202c位于隧穿氮化層202b上。而本 發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器，還包括源極/漏極區(qū)214位于隧穿層202兩側(cè)的襯底 200中。
圖3為本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器的程序化電壓-時(shí)間曲線圖。圖4為本發(fā) 明的非易失性存儲(chǔ)器的抹除電壓-時(shí)間曲線圖。圖5為本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ) 器的數(shù)據(jù)保持能力曲線圖。請參照圖3，可以得知本發(fā)明的具有電荷捕捉復(fù)合 層的非易失性存儲(chǔ)器，相較于使用氮氧化硅為材質(zhì)的電荷捕捉層具有較佳的 程序化表現(xiàn)，并且當(dāng)電荷捕捉復(fù)合層中的氮氧化硅層或是氮氧化硅區(qū)中的氮 原子含量增加時(shí)，也即氮氧化硅層或是氮氧化硅區(qū)的光折射率提高時(shí)，本發(fā) 明的具有電荷捕捉復(fù)合層的非易失性存儲(chǔ)器的程序化表現(xiàn)仍維持穩(wěn)定。請參 照圖4與圖5，本發(fā)明的具有電荷捕捉復(fù)合層的非易失性存儲(chǔ)器，相較于單純 使用氮化硅為材質(zhì)的電荷捕捉層，具有較佳的抹除化能力與數(shù)據(jù)保持能力。
綜上所述，本發(fā)明提供具有電荷捕捉復(fù)合層的非易失性存儲(chǔ)器，其中電 荷捕捉復(fù)合層由至少兩種材質(zhì)所組成，因此本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器相較于 使用單一材質(zhì)，如氮化硅或是氮氧化硅，為電荷捕捉層的非易失性存儲(chǔ)器， 具有較佳的程序化、抹除化表現(xiàn)以及數(shù)據(jù)保持能力。此外，由于在形成電荷
捕捉復(fù)合層的氮氧化硅層或是氮氧化硅區(qū)，并不需要使用高熱預(yù)算工藝因此 可以降低工藝過程中的熱預(yù)算。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種非易失性存儲(chǔ)器，位于一襯底上，其特征在于，該非易失性存儲(chǔ)器包括一隧穿層位于所述的襯底上；一電荷捕捉復(fù)合層位于所述的隧穿層上，其中該電荷捕捉復(fù)合層的材質(zhì)至少包括一氮化物與一氮氧化物；一柵極位于所述的電荷捕捉復(fù)合層上方；以及一源極/漏極區(qū)位于所述的隧穿層兩側(cè)的襯底中。
2. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述的電荷捕捉 復(fù)合層與所述的柵極之間有一阻障絕緣層。
3. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述的電荷捕捉 復(fù)合層由一氮化硅層與一氮氧化硅層或由一氮化硅材質(zhì)與一氮氧化硅材質(zhì)所 組成。
4. 如權(quán)利要求3所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述的氮氧化硅 層位于所述的氮化硅層上方。
5. 如權(quán)利要求3所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述的氮氧化硅 層的厚度占所述的電荷捕捉復(fù)合層的厚度的20%至80%之間，或所述的氮氧 化硅材質(zhì)的含量占所述的電荷捕捉復(fù)合層的20°/。至80%。
6. 如權(quán)利要求3所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述的電荷捕捉 復(fù)合層中，所述的氮氧化硅層中，或所述的氮氧化硅材質(zhì)中氧原子濃度為15% 以內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求3所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述的氮氧化硅 材質(zhì)的一含量由所述的電荷捕捉復(fù)合層的一上表面至一下表面，逐漸減少。
8. 如權(quán)利要求3所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述的氮氧化硅 材質(zhì)分布于靠近所述的電荷捕捉復(fù)合層的一上表面。
9. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述的隧穿層包括一第一氧化層位于所述的襯底上； 一隧穿氮化層位于所述的第一氧化層上；以及 一第二氧化層位于所述的隧穿氮化層上。
10. 如權(quán)利要求9所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述的第一氧化 層的厚度小于等于2納米，或?yàn)?.5 2納米，或小于等于1.5納米。
11. 如權(quán)利要求9所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述的隧穿氮化 層的厚度小于等于2納米，或?yàn)? 2納米。
12. 如權(quán)利要求9所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述的第二氧化 層的厚度小于等于2納米，或?yàn)?.5~2納米。
13. —種非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，適用于一襯底，其特征在于，該方 法包括于所述的襯底上形成一隧穿層；于所述的隧穿層上形成一電荷捕捉復(fù)合層，其中該電荷捕捉復(fù)合層的材 質(zhì)至少包括一氮化物與一氮氧化物；于所述的電荷捕捉復(fù)合層上方形成一柵極；以及圖案化所述的柵極、電荷捕捉層與隧穿層，并且于所述的圖案化的隧穿 層兩側(cè)的襯底中形成一源極/漏極區(qū)。
14. 如權(quán)利要求13所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，形 成所述的電荷捕捉復(fù)合層的方法，還包括形成一氮化硅層于所述的隧穿層上；以及 形成一氮氧化硅層于所述的氮化硅層上。
15. 如權(quán)利要求14所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，形 成所述的氮化硅層的方法包括一化學(xué)汽相沉積法，或一離子增強(qiáng)化學(xué)沉積法， 或一原子層沉積法。
16. 如權(quán)利要求14所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，形 成所述的氮氧化硅層的方法包括一化學(xué)汽相沉積法，或一離子增強(qiáng)化學(xué)沉積 法。
17. 如權(quán)利要求14所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所 述的氮氧化硅層的厚度占所述的電荷捕捉復(fù)合層厚度的20%至80°/。之間。
18. 如權(quán)利要求14所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所 述的電荷捕捉復(fù)合層中，所述的氮氧化硅層含氧原子的濃度約為15%以內(nèi)。
19. 如權(quán)利要求13所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，形 成所述的電荷捕捉復(fù)合層的方法包括于所述的隧穿層上形成一氮化硅層；以及進(jìn)行一氧化工藝，以在所述的氮化硅層中形成一氮氧化硅區(qū)，其中該氮 氧化硅區(qū)靠近該氮化硅層的一上表面。
20. 如權(quán)利要求19所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所 述的方法還包括于所述的氧化工藝之后，進(jìn)行一氮化工藝，以使所述的氮氧 化硅區(qū)轉(zhuǎn)換成為一富含氮-氮氧化硅區(qū)。
21. 如權(quán)利要求20所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所 述的氮化工藝包括離子氮化工藝與熱氮化工藝。
22. 如權(quán)利要求19所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，于 所述的氮化工藝之后，所述的電荷捕捉復(fù)合層中，氮氧化硅區(qū)含氧原子的濃 度約為15%以內(nèi)。
23. 如權(quán)利要求19所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所 述的富含氮-氮氧化硅區(qū)的厚度占所述的電荷捕捉復(fù)合層厚度的20%至80%之 間。
24. 如權(quán)利要求13所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所 述的方法還包括于形成所述的柵極之前，于所述的電荷捕捉復(fù)合層上形成一 阻障絕緣層。
25. 如權(quán)利要求24所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所 述的阻障絕緣層的材質(zhì)包括氧化硅，或氮氧化硅，或具有高介電系數(shù)的介電 材質(zhì)如氧化鋁或是氧化鉿。
26. 如權(quán)利要求13所述的非易失性存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，形 成所述的隧穿層的方法包括于所述的襯底上形成一第一氧化層； 于所述的第一氧化層上形成一隧穿氮化層；以及 于所述的隧穿氮化層上形成一第二氧化層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非易失性存儲(chǔ)器，其位于一襯底上并包括一隧穿層、一電荷捕捉復(fù)合層、一柵極以及一源極/漏極區(qū)。其中，隧穿層位于襯底上，電荷捕捉復(fù)合層位于隧穿層上，而柵極位于電荷捕捉復(fù)合層上方，源極/漏極區(qū)則位于隧穿層兩側(cè)的該襯底中。此具有電荷捕捉復(fù)合層的非易失性存儲(chǔ)器，具有較佳的程序化、抹除化表現(xiàn)以及數(shù)據(jù)保持能力。此外，由于在形成電荷捕捉復(fù)合層，并不需要使用高熱預(yù)算工藝因此可以降低工藝過程中的熱預(yù)算。
文檔編號H01L21/336GK101364615SQ20071014028
公開日2009年2月11日 申請日期2007年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者呂函庭, 王嗣裕 申請人:旺宏電子股份有限公司