專利名稱：一種金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米電子器件及納米加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金 屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器及其制作方法。
背景技術(shù)：
近年來，存儲器占整個(gè)集成電路(IC)芯片面積的百分比在急速 上升。根據(jù)美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會編著的"國際技術(shù)路線圖"，在2005年， 邏輯電路占芯片面積的16%,而存儲器占芯片面積的71%,這個(gè)轉(zhuǎn)折 意義重大。
目前的嵌入存儲器包括靜態(tài)隨機(jī)存儲器(SRAM)、只讀存儲器 (ROM)、動態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)和閃存(Flash Memory)。對于這些存 儲器，如何通過減少掩膜層數(shù)來提高性能和簡化工藝，有效地控制工 藝成本是急待解決的關(guān)鍵性問題。以納米晶存儲器為代表的Flash存儲 器即具有這方面的優(yōu)勢。
存儲器產(chǎn)業(yè)目前約占整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的1/4。在各種存儲器中， Flash的產(chǎn)值也將逼近于DRAM。由于它的應(yīng)用日趨廣泛，應(yīng)用于片上 系統(tǒng)(SOC)中的非揮發(fā)性存儲器以Flash為主，因此未來仍會有較大的 成長空間。
傳統(tǒng)Flash存儲器的組成核心，是基于多晶硅薄膜浮柵結(jié)構(gòu)的硅基 非揮發(fā)性存儲器。不過，多晶硅薄膜浮柵器件具有制造工藝較復(fù)雜、 寫入時(shí)間長、寫入功耗較大等缺點(diǎn)。尤其在微電子工業(yè)的工藝節(jié)點(diǎn)逐 步趨向于65nm甚至更低的情況下，它的尺寸縮小將變得受限，因而只 能延續(xù)到65nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)。而且隨著器件尺寸的減小，擦除電壓不斷增 大，Vth更快地趨于飽和，從而使得在提高擦除速度與增大存儲窗口之 間只能進(jìn)行折衷選擇。此外，由于非預(yù)想的柵電子注入，器件的可靠 性也會受到影響。多晶硅薄膜浮柵存儲器的局限主要與器件的隧穿氧化層厚度有 關(guān)。 一方面要求隧穿氧化層能實(shí)現(xiàn)快速有效的電荷轉(zhuǎn)移(低電場)，另 一方面要具備較好的絕緣性能以保持信息存儲十年以上。出于折衷的
考慮，隧穿氧化層的厚度約為9至llnm。在器件制作工藝節(jié)點(diǎn)由lpm 降到0.18pm的過程中，此厚度幾乎沒有變動。如果能降低隧穿氧化層 的厚度，不僅有利于在更小的工藝節(jié)點(diǎn)制作器件以縮小尺寸，更可以 獲得降低操作電壓及加快操作速度的好處。
自從90年代中期以來，納米晶存儲器由于具備可以使用更薄隧穿 氧化層、更低的編程/擦除(P/E)電壓、更快的P/E速度、更強(qiáng)的數(shù)據(jù) 保持特性(retention)等優(yōu)勢引起了科學(xué)界、產(chǎn)業(yè)界的極大關(guān)注。
采用納米晶材料可以提高存儲器的電荷保持特性，其關(guān)鍵是沉積 方法與尺寸、分布的有效控制，為滿足高性能存儲器的需求，納米晶 的密度需達(dá)到1012cm'2，直徑最好控制在5 6nm以下。
與Si或Ge納米晶相比，采用金屬納米晶不會犧牲注入效應(yīng)，而 且采用那些功函數(shù)可調(diào)、在費(fèi)米能級附近態(tài)密度很高、由于載流子局 域而微擾小的金屬納米晶，可以增強(qiáng)存儲器保持特性。
制備納米晶存儲器的關(guān)鍵工藝是納米晶薄膜的制備。其制備方法 多種多樣，主要包括以下幾種
(1) 離子注入的方法形成納米晶顆粒；
(2) 用磁控濺射結(jié)合快速熱退火的方法形成納米晶顆粒；
(3) 用電子束蒸發(fā)結(jié)合快速熱退火的方法形成納米晶顆粒；
(4) CVD直接生長的方法制備納米晶顆粒。 用上方法制備納米晶顆粒均具有工藝復(fù)雜，設(shè)備比較龐大，成本
較高等缺點(diǎn)，并且制備出來的納米晶直徑較大，影響浮柵存儲器的存 儲性能。
如何克服上述困難，降低制備成本則成為制備納米晶浮柵存儲器 的關(guān)鍵因素。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種金屬納米晶浮柵非揮 發(fā)性存儲器，以降低浮柵結(jié)構(gòu)非揮發(fā)性存儲器的編程/擦除(P/E)電壓
和操作功耗，提高編程/擦除操作速度、數(shù)據(jù)保持特性(retention),編 程/擦除(P/E)耐受性等存儲性能，以適應(yīng)半導(dǎo)體存儲器件尺寸縮小的 需要，提高器件的集成度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種制作金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性 存儲器的方法，以簡化制作工藝，降低制作成本，提高制作效率。
(二)技術(shù)方案
為達(dá)到上述一個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種金屬納米晶浮柵非揮發(fā) 性存儲器，該存儲器包括
.硅襯底1、位于硅襯底1上兩側(cè)重?fù)诫s的源導(dǎo)電區(qū)6和漏導(dǎo)電區(qū)7、 源導(dǎo)電區(qū)6與漏導(dǎo)電區(qū)7之間的載流子溝道上覆蓋的隧穿介質(zhì)層2、覆 蓋在隧穿介質(zhì)層2上的金屬納米晶浮柵層3、覆蓋在金屬納米晶浮柵層 3上的控制柵介質(zhì)層4，以及覆蓋在控制柵介質(zhì)層4上的柵電極材料層 5。
上述方案中，所述隧穿介質(zhì)層2為Si02、 Si3N4或高介電常數(shù)(k) 材料中的一種或幾種的組合疊加，高k材料包括Hf02、 A1203、 Zr02、 Ta205、 La203、 HfAlO、 HfSiON和HfTaON中的任意一種；所述隧穿 介質(zhì)層2的厚度為2nm至20nm。
上述方案中，所述金屬納米晶浮柵層3中的金屬納米晶為金屬W、 Al、 Ni、 Co、 Cr、 Pt、 Ru、 Sn、 Ti、 Au和Ag中的任意一種，金屬納 米晶的直徑為lnm至10nm，密度為lxl0"cm—2至lxl012cnf2。
上述方案中，所述控制柵介質(zhì)層4由Si02、 Si3N4或高k材料制作 而成，所述控制柵介質(zhì)層4的厚度為10nm至50nm。
上述方案中，所述的柵電極材料層5采用多晶硅柵，或者采用金 屬柵，所述金屬柵包括TaN、 Ir02或金屬硅化物；所述沉積的多晶硅材 料或者金屬材料的柵電極材料層的厚度為100nm。
為達(dá)到上述另一個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器的制作方法，該方法包括
A、 在硅襯底上生長隧穿介質(zhì)層；
B、 在隧穿介質(zhì)層上采用旋涂法制備金屬納米晶浮柵層；
C、 在金屬納米晶浮柵層上沉積控制柵介質(zhì)層；
D、 在控制柵介質(zhì)層上沉積多晶硅材料或者金屬材料的柵電極材料
層；
E、 光刻，在柵電極材料層上的抗蝕劑中形成柵線條圖形；
F、 以柵線條圖形為掩?？涛g柵電極材料層、控制柵介質(zhì)層、金屬 納米晶浮柵層及隧穿介質(zhì)層，形成柵堆結(jié)構(gòu)；
G、 光刻、離子注入，在柵線條兩側(cè)硅襯底中形成源導(dǎo)電區(qū)和漏導(dǎo) 電區(qū)；
H、 生長絕緣介質(zhì)、光刻、腐蝕、蒸發(fā)金屬、剝離、退火，形成源 電極、漏電極和柵電極，并封裝。
上述方案中，步驟A中所述生長隧穿介質(zhì)層的步驟包括熱氧化、 化學(xué)氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、脈沖激光沉積PLD、電子束蒸 發(fā)或者磁控濺射。
上述方案中，步驟B中所述采用旋涂法制備金屬納米晶浮柵層的 步驟包括在襯底上旋涂含有金屬納米晶顆粒的溶液，然后烘干去除 溶劑，形成金屬納米晶顆粒；旋涂的轉(zhuǎn)速根據(jù)溶液中金屬納米晶顆粒 的濃度控制在500轉(zhuǎn)/分鐘至3000轉(zhuǎn)/分鐘；烘干處理采用熱板加熱的 方法，熱板溫度控制在IO(TC，加熱10分鐘。
上述方案中，步驟C中所述沉積控制柵介質(zhì)層的步驟采用化學(xué)氣 相淀積CVD、原子層沉積ALD、電子束蒸發(fā)或者磁控濺射。
上述方案中，步驟D中所述沉積柵電極材料層的步驟采用化學(xué)氣 相淀積CVD、原子層沉積ALD、脈沖激光沉積PLD、電子束蒸發(fā)或者 磁控濺射。
上述方案中，步驟E中所述光刻為光學(xué)光刻或者電子束光刻，光 刻后形成的柵線條圖形的寬度即柵長為20nm至2000nm;
所述光學(xué)光刻的具體工藝步驟包括在柵電極材料層表面涂敷一 層厚度為1.5pm的AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑，對所涂敷的AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑采用熱板在IO(TC下前烘100秒，接著對光學(xué)抗蝕劑
AZ5214采用光刻機(jī)利用光掩模版按所設(shè)計(jì)的柵圖形進(jìn)行30秒的曝光， 然后用熱板在115t:下烘烤70秒，接著泛曝，不用光掩模版而直接裸 曝60秒，最后用AZ5214專用顯影液1Microposit 351: 5H20或 1AZ400K: 4H20，在室溫下顯影50秒，只在待形成的柵堆上方留下 AZ5214光學(xué)抗蝕劑，最后采用去離子水在室溫下定影30秒，完成在 AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑中形成柵線條圖形；采用光學(xué)光刻形成的 AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑柵線條的寬度為500nm至2000nm;
所述電子束光刻的具體工藝步驟包括在柵電極材料表面涂敷一
層厚度為500nm的SAL601負(fù)性電子抗蝕劑，對所涂敷的SAL601負(fù) 性電子抗蝕劑用熱板在105t:下前烘2分鐘，接著采用電子束直寫光刻 系統(tǒng)按柵圖形進(jìn)行曝光，然后對曝光后的SAL601負(fù)性電子抗蝕劑用 熱板在105。C下后烘2分鐘，接著采用MF CD-26顯影液在室溫下顯影 1至10分鐘，再采用去離子水在室溫下定影30秒，完成在SAL601負(fù) 性電子抗蝕劑中形成柵線條圖形；采用電子束光刻形成的SAL601負(fù) 性電子抗蝕劑柵線條的寬度為20nm至500nm。
上述方案中，所述步驟F包括將柵表面上覆蓋的AZ5214負(fù)性 光學(xué)抗蝕劑或者SAL601負(fù)性電子抗蝕劑柵線條圖形作為掩模，采用 高密度電感耦合等離子ICP刻蝕方法或者反應(yīng)離子刻蝕RIE方法依次 刻蝕柵電極材料層、控制柵介質(zhì)層、金屬納米晶浮柵層及隧穿介質(zhì)層， 再去膠，形成柵堆結(jié)構(gòu)；所述去膠方法為濕法去膠，采用濃H2S04+H202 煮膠去膠。
上述方案中，所述步驟G包括在表面涂敷一層厚度為1.5pm的 AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑，采用熱板在IOO'C下前烘IOO秒，在光刻機(jī)
上采用光刻掩模版掩蔽在柵線條兩側(cè)的源、漏區(qū)域進(jìn)行曝光，然后用 AZ9912專用顯影液在室溫下顯影50秒，最后用去離子水在室溫下定 影30秒，完成在AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑中形成源、漏區(qū)域圖形；再 向所形成的源、漏區(qū)域的硅襯底中注入P"+離子，注入能量為50keV， 注入劑量為lxl018cm—、再在濃H2SO4+H2O2中煮膠去膠；然后在1100'C 溫度下在N2氣氛中快速退火10秒，從而在柵線條兩側(cè)硅襯底中形成
10源導(dǎo)電區(qū)和漏導(dǎo)電區(qū)。
上述方案中，步驟H中所述生長絕緣介質(zhì)、光刻、腐蝕、蒸發(fā)金 屬、剝離、退火，形成源電極、漏電極和柵電極包括
在表面淀積一層絕緣介質(zhì)，材料包括Si02、磷硅玻璃PSG或硼
磷硅玻璃BPSG;然后在該絕緣介質(zhì)層上涂敷一層厚度為1.5pm的 AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑，采用熱板在IO(TC下前烘100秒、在光刻機(jī) 上采用光刻掩模版掩蔽進(jìn)行曝光；接下來用AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑 的專用顯影液在室溫下顯影50秒；最后用去離子水在室溫下定影30 秒，完成在源、漏、柵上方形成接觸孔圖形；
利用AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑圖形作為掩模，采用氫氟酸緩沖液 HF+NH4F+H20在常溫下腐蝕絕緣介質(zhì)層；
在露出的源、漏、柵材料表面及未去除的AZ9912正性光學(xué)抗蝕 劑上蒸發(fā)一層厚度小于AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑厚度的Al-l%Si薄膜 作為金屬電極材料，所述Al-l。/。Si薄膜的厚度為lpm;
采用丙酮超聲剝離AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑及其上方蒸發(fā)的金屬 電極材料；
對剝離后剩余的金屬電極材料進(jìn)行退火處理形成源、漏、柵電極； 所述對剝離后剩余的金屬電極材料進(jìn)行退火處理的條件為在400。C溫 度下在N2氣氛中退火處理5分鐘；然后在40(TC溫度下在N2氾2混合 氣體中退火20分鐘；最后在40(TC溫度下在N2氣氛中退火5分鐘。
(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、 本發(fā)明提供的這種金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器，制作在體 硅襯底上，不需要昂貴的襯底材料，既節(jié)約了成本，同時(shí)又有利于散熱。
2、 本發(fā)明提供的這種金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器，其結(jié)構(gòu)和 制作工藝十分簡單，在硅襯底上依次生長或旋涂隧穿介質(zhì)薄膜、金屬 納米晶顆粒、控制柵介質(zhì)薄膜、多晶硅或者金屬柵電極材料薄膜后， 利用光刻、刻蝕、源漏離子注入、退火等工藝即可制備出本發(fā)明所述的金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器。
3、 由于采用了金屬納米晶浮柵材料，可以提高存儲器的存儲性能， 特別是數(shù)據(jù)保持特性、P/E速度、工作電壓、耐受性等性能指標(biāo)。
4、 為了制備金屬納米晶顆粒，本發(fā)明采用了旋涂的方法，把含有 金屬納米晶顆粒的溶膠液涂旋到襯底材料上，然后再通過加熱的方法 使得溶劑揮發(fā)，制備得到金屬納米晶顆粒薄膜。此步驟簡單，方便的 實(shí)現(xiàn)了金屬納米晶顆粒的制備，同時(shí)使得金屬納米晶顆粒的直徑可控。
5、 本發(fā)明提供的這種制作金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器的方 法，基于旋涂的方法實(shí)現(xiàn)，與常規(guī)的制備納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器 比較，具有工藝靈活，設(shè)備簡單，成本低廉，效率高，工藝穩(wěn)定，并 且制備的金屬納米晶顆粒直徑可控，均勻性好，器件性能優(yōu)良等諸多 優(yōu)點(diǎn)，有利于本發(fā)明的推廣和應(yīng)用。
6、 各種金屬納米晶浮柵材料、介質(zhì)層材料、柵電極材料均可采用 旋涂、氧化、磁控濺射、電子束蒸發(fā)或化學(xué)氣相沉積(CVD)這些傳 統(tǒng)方法制備，因此所需材料的制備工藝和制作存儲器的完整工藝過程 均與傳統(tǒng)CMOS工藝完全兼容。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明
圖1是本發(fā)明提供的采用金屬納米晶顆粒制作的浮柵非揮發(fā)存儲 器的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明提供的采用金屬納米晶顆粒制作浮柵非揮發(fā)存儲器 的制作方法的總體技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)流程圖3-1是在硅襯底上沉積一層隧穿介質(zhì)層的示意圖3-2是在隧穿介質(zhì)層上旋涂一層金屬納米晶顆粒作為浮柵層的 示意圖3-3是在金屬納米晶浮柵層上沉積一層控制柵介質(zhì)層的示意圖3-4是在控制柵介質(zhì)層上沉積一層?xùn)挪牧蠈拥氖疽鈭D3-5是在柵材料表面涂敷一層負(fù)性抗蝕劑并前烘的示意圖3-6是對所涂敷的負(fù)性抗蝕劑進(jìn)行曝光、顯影和定影形成柵線條圖形的示意圖3-7是利用負(fù)性抗蝕劑圖形為掩?？涛g柵材料層、控制柵介質(zhì)
層、金屬納米晶浮柵層及隧穿介質(zhì)層的示意圖； 圖3-8是去膠形成柵堆結(jié)構(gòu)的示意圖3-9是在完成上述步驟的襯底表面涂敷一層正性光學(xué)抗蝕劑并 前烘的示意圖3-10是對所涂敷的正性光學(xué)抗蝕劑進(jìn)行光學(xué)曝光、顯影和定影 形成源、漏區(qū)域圖形的示意圖3-11是對所形成的源、漏區(qū)域的硅襯底離子注入形成源、漏導(dǎo) 電區(qū)的示意圖3-12是去膠并進(jìn)行快速退火的示意圖3-13是在完成以上步驟后的結(jié)構(gòu)表面淀積一層絕緣介質(zhì)層的示 意圖3-14是在絕緣介質(zhì)層上涂敷一層正性光學(xué)抗蝕劑并前烘的示意
圖3-15是對所涂敷的正性光學(xué)抗蝕劑進(jìn)行曝光、顯影和定影在源、 漏、柵上方形成接觸孔圖形的示意圖3-16是利用正性光學(xué)抗蝕劑圖形作為掩模在常溫下腐蝕絕緣層 薄膜露出源、漏、柵材料的示意圖3-17是在露出的源、漏、柵材料表面及未去除的正性光學(xué)抗蝕 劑上蒸發(fā)一層Al-l%Si薄膜作為金屬電極材料的示意圖3-18是剝離正性光學(xué)抗蝕劑及其上方蒸發(fā)的金屬電極材料，并 對剝離后剩余的金屬電極材料進(jìn)行退火處理形成源、漏、柵電極的示 意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具 體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明提供的采用金屬納米晶顆粒制作的浮柵非揮發(fā)性存 儲器的結(jié)構(gòu)示意圖，該金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器包括硅襯底1、位于硅襯底1上兩端重?fù)诫s的源導(dǎo)電區(qū)6和漏導(dǎo)電區(qū)7、源導(dǎo)電區(qū)6
與漏導(dǎo)電區(qū)7之間的載流子溝道上覆蓋的隧穿介質(zhì)層2、覆蓋在隧穿介 質(zhì)層上的金屬納米晶浮柵層3、覆蓋在納米晶浮柵層上的控制柵介質(zhì)層 4以及覆蓋在控制柵介質(zhì)層上的柵材料層5。
硅襯底l、隧穿介質(zhì)層2、金屬納米晶浮柵層3、控制柵介質(zhì)層4、 柵材料層5構(gòu)成柵堆結(jié)構(gòu)，源導(dǎo)電區(qū)6和漏導(dǎo)電區(qū)7位于柵堆結(jié)構(gòu)兩 側(cè)的硅襯底1中。
其中，硅襯底1為p型，用于支撐整個(gè)金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性 存儲器，并用于形成整個(gè)金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器的源導(dǎo)電區(qū) 6、漏導(dǎo)電區(qū)7及源漏導(dǎo)電區(qū)之間的溝道；隧穿介質(zhì)層2由Si02材料、 Si3N4材料或高k材料如Hf02、 A1203、 Zr02、 Ta205、 La203、 HfAlO、 HfSiON和HfTaON等的任意一種或幾種組合疊加制作而成；所述隧穿 介質(zhì)層2的厚度為2nm至20nm。
金屬納米晶浮柵層3用作電荷存儲介質(zhì)。所述金屬納米晶材料為 W、 Al、 Ni、 Co、 Cr、 Pt、 Ru、 Sn、 Ti、 Au和Ag金屬中的任意一種。 所述金屬納米晶的直徑為lnm至10nm，密度為lxl0"cm—2至 lxlO'W2。
所述控制柵介質(zhì)層4由Si02材料、Si3N4材料或高k材料制作而成，
高k材料包括Hf02、 A1203、 Zr02、 Ta205、 La203、 HfAlO、 HfSiON、 HfTaON中的任意一種；所述控制柵介質(zhì)層4的厚度為10nm至50nm。 所述的柵材料層5采用多晶硅柵或金屬柵，所述金屬柵材料包括 TaN、 Ir02或金屬硅化物。
基于圖1所示的釆用金屬納米晶顆粒制作的浮柵非揮發(fā)性存儲器 的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2示出了本發(fā)明制作金屬納米晶浮柵非揮發(fā)存儲器 的總體技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)流程圖，該方法包括以下步驟 步驟201:在硅襯底上生長隧穿介質(zhì)層； 步驟202:在隧穿介質(zhì)層上旋涂金屬納米晶浮柵層； 步驟203:在金屬納米晶浮柵層上沉積Si02材料或Si3N4材料或高 k材料的控制柵介質(zhì)層；多晶硅材料或者金屬材料的柵材 料層；
步驟205:光刻，在柵材料層上的抗蝕劑中形成柵線條圖形； 步驟206:以柵線條圖形為掩?？涛g柵材料層、控制柵介質(zhì)層、金
屬納米晶浮柵層及隧穿介質(zhì)層，形成柵堆結(jié)構(gòu)；
步驟207:光刻、離子注入，在柵線條兩側(cè)硅襯底中形成源導(dǎo)電區(qū)
和漏導(dǎo)電區(qū)；
步驟208:生長絕緣介質(zhì)、光刻、腐蝕、蒸發(fā)金屬、剝離、退火，
形成源電極、漏電極和柵電極，并封裝。
與上述步驟201所述在硅襯底上生長一層隧穿介質(zhì)層對應(yīng)的工藝 流程如圖3-1所示，圖3-1為在硅襯底301上生長一層隧穿介質(zhì)層302 的示意圖。步驟201中所述硅襯底為p型硅襯底；所述在硅襯底上生 長一層隧穿介質(zhì)層的目的是隔離硅襯底和用作電荷存儲層的浮柵層； 所述生長隧穿介質(zhì)層的方法為磁控濺射、電子束蒸發(fā)、化學(xué)氣相淀積 CVD、原子層淀積ALD或脈沖激光沉積PLD;所述隧穿介質(zhì)層的厚度 為2nm至20畫。
與上述步驟202所述在隧穿介質(zhì)層上旋涂一層金屬納米晶浮柵層 對應(yīng)的工藝流程如圖3-2所示，圖3-2為在隧穿介質(zhì)層302上旋涂一層 金屬納米晶顆粒303的示意圖。步驟202中所述在隧穿介質(zhì)層上旋涂 一層金屬納米晶顆粒的目的是用作電荷存儲介質(zhì)。所述旋涂金屬納米 晶浮柵層的方法為在隧穿介質(zhì)層上旋涂含有金屬納米晶顆粒的溶液， 然后烘干去除溶劑，形成金屬納米晶顆粒。旋涂的轉(zhuǎn)速根據(jù)溶液中金 屬納米晶顆粒的濃度控制在500rpm至3000rpm。烘干處理采用熱板加 熱的方法，熱板溫度控制在IO(TC，加熱10分鐘。
與上述步驟203所述在金屬納米晶浮柵層上沉積一層Si02材料或 Si3N4材料或高k材料的控制柵介質(zhì)層對應(yīng)的工藝流程如圖3-3所示， 圖3-3為在金屬納米晶顆粒303上沉積一層Si02材料或Si3N4材料或高
15k材料的控制柵介質(zhì)層304的示意圖。步驟203中所述在金屬納米晶浮
柵層上沉積Si02材料或Si3N4材料或高k材料的控制柵介質(zhì)層的方法
為利用化學(xué)氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、脈沖激光沉積PLD、 電子束蒸發(fā)或磁控濺射；所述沉積的Si02材料或Si3N4材料或高k材 料的控制柵介質(zhì)層的厚度為10nm至50nm。
與上述步驟204所述在控制柵介質(zhì)層上沉積一層?xùn)挪牧蠈訉?yīng)的 工藝流程如圖3-4所示，圖3-4為在控制柵介質(zhì)層304上沉積一層?xùn)挪?料層305的示意圖。步驟204中所述在控制柵介質(zhì)層上沉積柵材料的 方法為用化學(xué)氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、脈沖激光沉積PLD、 電子束蒸發(fā)或磁控濺射等方法在控制柵介質(zhì)薄膜表面生長一層多晶硅 或者金屬薄膜；所述薄膜的厚度至少為100nm。
上述步驟205中所述光刻，在柵材料層上的抗蝕劑中形成柵線條 圖形還可以進(jìn)一步包括在柵材料表面涂敷一層抗蝕劑并前烘，對所 涂敷的抗蝕劑進(jìn)行曝光、顯影和定影形成柵線條圖形
與上述在柵材料表面涂敷一層抗蝕劑并前烘對應(yīng)的工藝流程如圖 3-5所示，圖3-5為在柵材料305表面涂敷一層抗蝕劑306并前烘的示 意圖。所述抗蝕劑306為AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑或SAL601負(fù)性電 子抗蝕劑，所述AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑的厚度為1.5pm，對應(yīng)的前烘 條件為采用熱板在IO(TC下烘烤IOO秒；所述SAL601負(fù)性電子抗蝕 劑的厚度為500nm，對應(yīng)的前烘條件為采用熱板在105t:溫度下烘烤 2分鐘。
與上述對所涂敷的抗蝕劑進(jìn)行曝光、顯影和定影形成柵圖形對應(yīng) 的工藝流程如圖3-6所示，圖3-6為對所涂敷的抗蝕劑306進(jìn)行曝光、 顯影和定影形成柵線條圖形307的示意圖。光刻后形成的柵結(jié)構(gòu)的線 條寬度即柵長為20nm至2000nm。
所述對所涂敷的AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑306進(jìn)行曝光、顯影和定 影形成柵線條圖形307的具體工藝步驟包括對AZ5214負(fù)性光學(xué)抗 蝕劑306利用光掩模版用光刻機(jī)按所設(shè)計(jì)的柵線條圖形曝光30秒，然后用熱板在115t:下烘烤70秒，接著泛曝(即不用光掩模版而直接裸 曝)60秒，最后用AZ5214專用顯影液(1Microposit 351: 5H20或 1AZ400K: 4H2Q)在室溫下顯影50秒，只在待形成的柵堆上方留下 AZ5214光學(xué)抗蝕劑，最后采用去離子水在室溫下定影30秒，完成在 AZ5214光學(xué)抗蝕劑中形成柵線條圖形。采用光學(xué)光刻形成的AZ5214 光學(xué)抗蝕劑柵線條圖形的寬度為500nm至2000nm。
所述對所涂敷的SAL601負(fù)性電子束抗蝕劑306進(jìn)行曝光、顯影和 定影形成柵線條圖形307的具體工藝步驟包括對SAL601負(fù)性電子 抗蝕劑306采用電子束直寫光刻系統(tǒng)按所設(shè)計(jì)的柵線條圖形進(jìn)行曝光， 然后對曝光后的SAL601負(fù)性電子抗蝕劑用熱板在105'C下后烘2分 鐘，接著采用MF CD-26顯影液在室溫下顯影1至10分鐘，最后采用 去離子水在室溫下定影30秒，完成在SAL601電子抗蝕劑中形成柵線 條圖形。采用電子束光刻形成的SAL601電子抗蝕劑柵線條圖形的寬 度為20nm至500nm。
上述步驟206中所述以柵線條圖形為掩?？涛g柵材料層、控制柵 介質(zhì)層、金屬納米晶浮柵層及隧穿介質(zhì)層，形成柵堆結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)一步
包括利用抗蝕劑圖形為掩?？涛g柵材料層、控制柵介質(zhì)層、金屬納
米晶浮柵層及隧穿介質(zhì)層，去膠形成柵堆結(jié)構(gòu)。
與上述利用抗蝕劑圖形為掩?？涛g柵材料層、控制柵介質(zhì)層、金
屬納米晶浮柵層及隧穿介質(zhì)層對應(yīng)的工藝流程如圖3-7所示，圖3-7為 利用抗蝕劑圖形307為掩?？涛g柵材料層305、控制柵介質(zhì)層304、金 屬納米晶浮柵層303及隧穿介質(zhì)層302的示意圖。圖3-7中，308、 309、 310、 311分別為被刻蝕后的隧穿介質(zhì)層、金屬納米晶浮柵層、控制柵 介質(zhì)層、柵材料層。所述利用抗蝕劑圖形為掩模刻蝕柵材料層、控制 柵介質(zhì)層、金屬納米晶浮柵層及隧穿介質(zhì)層形成柵堆結(jié)構(gòu)的工藝過程 包括將柵表面上覆蓋的AZ5214光學(xué)抗蝕劑或SAL601電子抗蝕劑柵 線條圖形作為掩模，采用CCU、 BC13、 CHF3、 SF6、 CF2Cl2等刻蝕氣體 采用高密度電感耦合等離子ICP刻蝕方法或反應(yīng)離子刻蝕RIE方法或 電子回旋共振ECR刻蝕方法依次刻蝕多晶硅或者金屬柵材料層、SiQ2材料或者Si3N4材料或者高k材料控制柵介質(zhì)層、金屬納米晶浮柵層、 Si02材料或者Si3N4材料或者高k材料或者這幾種材料組合疊加構(gòu)成的
隧穿介質(zhì)層。
與上述去膠形成柵堆結(jié)構(gòu)對應(yīng)的工藝流程如圖3-8所示，圖3-8為 去除抗蝕劑307形成柵堆結(jié)構(gòu)的示意圖。所述去膠的方法為濕法去
膠，采用濃H2S04+H202煮膠去膠。
上述步驟207中所述光刻、離子注入，在柵線條兩側(cè)硅襯底中形 成源導(dǎo)電區(qū)和漏導(dǎo)電區(qū)還可以進(jìn)一步包括在表面涂敷一層AZ9912 正性光學(xué)抗蝕劑并前烘；對所涂敷的AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑進(jìn)行光 學(xué)曝光、顯影和定影形成源、漏區(qū)域圖形；對源、漏區(qū)域的硅襯底離 子注入形成源、漏導(dǎo)電區(qū)；去膠，并快速退火。
與上述涂敷一層AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑并前烘對應(yīng)的工藝流程 如圖3-9所示，圖3-9為涂敷一層AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑312并前烘 的示意圖。所述所涂敷AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑312的厚度為1.5pm; 所述前烘的條件為采用熱板在IO(TC下前烘100秒。
與上述對所涂敷的AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑進(jìn)行光學(xué)曝光、顯影和 定影形成源、漏區(qū)域圖形對應(yīng)的工藝流程如圖3-10所示，圖3-10為對 所涂敷的AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑進(jìn)行光學(xué)曝光、顯影和定影形成源、 漏區(qū)域圖形的示意圖。圖3-10中，313為曝光后的AZ9912正性光學(xué) 抗蝕劑，314、 315分別為曝光形成的源、漏區(qū)域圖形。所述對所涂敷 的AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑進(jìn)行光學(xué)曝光、顯影和定影的方法為在 光刻機(jī)上采用光刻掩模版掩蔽按所設(shè)計(jì)的在柵線條兩側(cè)的源、漏區(qū)域 圖形進(jìn)行曝光，然后用AZ9912的專用顯影液在室溫下顯影50秒，最 后用去離子水在室溫下定影30秒，完成在AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑中 形成源、漏區(qū)域圖形。
與上述對所形成的源、漏區(qū)域的硅襯底離子注入形成源、漏導(dǎo)電 區(qū)對應(yīng)的工藝流程如圖3-ll所示，圖3-11為對所形成的源、漏區(qū)域的 硅襯底離子注入形成源、漏導(dǎo)電區(qū)的示意圖。圖3-ll中，316、 317分 別為離子注入所形成的源、漏。所述對所形成的源、漏區(qū)域的硅襯底離子注入的具體條件為向所形成的源、漏區(qū)域的硅襯底中注入P3) +
離子，注入能量為50keV，注入劑量為lxl018cnT2。
與上述去膠、并快速退火對應(yīng)的工藝流程如圖3-12所示，圖3-12 為去除抗蝕劑313并快速退火的示意圖。所述去膠的方法為濕法去 膠，即采用濃H2S04+H202煮膠；所述快速退火的目的是激活雜質(zhì)、減 少缺陷，從而在柵線條兩側(cè)硅襯底中形成源、漏導(dǎo)電區(qū)；所述快速退 火的具體條件為在N2氣氛中在1100"C溫度下快速退火10秒。
上述步驟208中所述生長絕緣介質(zhì)、光刻、腐蝕、蒸發(fā)金屬、剝 離、退火，形成源電極、漏電極和柵電極，并封裝還可以進(jìn)一步包括 淀積一層絕緣介質(zhì)；
在絕緣介質(zhì)層上涂敷一層AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑并前烘；
對所涂敷的AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑進(jìn)行光學(xué)曝光、顯影和定影， 在源、漏、柵區(qū)域上方形成接觸孔圖形；
利用AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑圖形作為掩模在常溫下腐蝕絕緣介 質(zhì)薄膜露出源、漏、柵材料；
在露出的源、漏、柵材料表面及未去除的AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑 上蒸發(fā)一層Al-l%Si薄膜作為金屬電極材料；
剝離AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑及其上方蒸發(fā)的金屬電極材料，并對 剝離后剩余的金屬電極材料進(jìn)行退火處理形成源、漏、柵電極。
與上述淀積一層絕緣介質(zhì)層對應(yīng)的工藝流程如圖3-13所示，圖 3-13為淀積一層絕緣介質(zhì)層318的示意圖。所述絕緣介質(zhì)材料包括 Si02、磷硅玻璃PSG、硼磷硅玻璃BPSG等；所述絕緣介質(zhì)的沉積方 法為等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積PECVD或低壓化學(xué)氣相淀積LPCVD。
與上述在絕緣介質(zhì)上涂敷一層AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑并前烘對 應(yīng)的工藝流程如圖3-14所示，圖3-14為涂敷AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑 319并前烘的示意圖。所述AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑的厚度為1.5pm， 對所涂敷的AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑進(jìn)行前烘的條件為采用熱板在 10(TC下前烘100秒。
與上述在對所涂敷的AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑進(jìn)行光學(xué)曝光、顯影、定影，在源、漏、柵上方形成接觸孔圖形對應(yīng)的工藝流程如圖3-15
所示，圖3-15為對所涂敷的AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑進(jìn)行光學(xué)曝光、 顯影和定影的示意圖。圖3-15中，320、 321、 322中分別為在柵、源、 漏上方形成的接觸孔圖形。所述對所涂敷AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑進(jìn) 行光學(xué)曝光、顯影和定影的具體條件為在光刻機(jī)上采用光刻掩模版 掩蔽進(jìn)行曝光，然后用AZ9912的專用顯影液在室溫下顯影50秒，最 后用去離子水在室溫下定影30秒，完成在源、漏、柵上方形成接觸孔 圖形。
與上述利用AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑圖形作為掩模在常溫下腐蝕 絕緣介質(zhì)薄膜露出源、漏、柵材料對應(yīng)的工藝流程如圖3-16所示，圖 3-16為利用AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑圖形作為掩模在常溫下腐蝕絕緣 介質(zhì)薄膜的示意圖。圖3-16中，323、 324、 325分別為腐蝕絕緣介質(zhì) 層薄膜后露出的柵、源、漏材料。所述腐蝕絕緣介質(zhì)薄膜的方法為 利用AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑圖形作為掩模，采用氫氟酸緩沖液 (HF+NH4F+EbO)在常溫下腐蝕絕緣層薄膜。
與上述在露出的源、漏、柵材料表面及未去除的AZ9912正性光學(xué) 抗蝕劑上蒸發(fā)一層Al-l%Si薄膜作為金屬電極材料對應(yīng)的工藝流程如 圖3-17所示，圖3-17為在露出的源、漏、柵材料表面及未去除的AZ9912 正性光學(xué)抗蝕劑上蒸發(fā)一層Al-P/。Si薄膜326作為金屬電極材料的示 意圖。所述Al-l。/。Si薄膜的厚度為lnm，該厚度應(yīng)小于AZ9912正性 光學(xué)抗蝕劑的厚度。
與上述剝離AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑及其上方蒸發(fā)的金屬電極材 料，并對剝離后剩余的金屬電極材料進(jìn)行退火處理形成源、漏、柵電 極對應(yīng)的工藝流程如圖3-18所示，圖3-18為剝離并對對剩余的金屬電 極進(jìn)行退火處理的示意圖。圖3-18中，327、 328、 329分別為剝離后 形成的柵、源、漏電極。所述剝離的方法為采用丙酮超聲剝離AZ9912 正性光學(xué)抗蝕劑及其上方蒸發(fā)的金屬電極材料；所述退火處理的具體 條件為在40(TC下在N2氣氛中退火處理5分鐘；然后在40(TC下在 N2/H2混合氣體中退火20分鐘；最后在40(TC下在N2氣氛中退火5分 鐘。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果 進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體 實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器，其特征在于，該存儲器包括硅襯底(1)、位于硅襯底(1)上兩側(cè)重?fù)诫s的源導(dǎo)電區(qū)(6)和漏導(dǎo)電區(qū)(7)、源導(dǎo)電區(qū)(6)與漏導(dǎo)電區(qū)(7)之間的載流子溝道上覆蓋的隧穿介質(zhì)層(2)、覆蓋在隧穿介質(zhì)層(2)上的金屬納米晶浮柵層(3)、覆蓋在金屬納米晶浮柵層(3)上的控制柵介質(zhì)層(4)，以及覆蓋在控制柵介質(zhì)層(4)上的柵電極材料層(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器，其特 征在于，所述隧穿介質(zhì)層(2)為Si02、 Si3N4或高介電常數(shù)k材料中 的一種或幾種的組合疊加，高k材料包括Hf02、 A1203、 Zr02、 Ta205、 La203、 HfAlO、 HfSiON和HfTaON中的任意一種；所述隧穿介質(zhì)層(2)的厚度為2nm至20nm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器，其特 征在于，所述金屬納米晶浮柵層(3)中的金屬納米晶為金屬W、 Al、 Ni、 Co、 Cr、 Pt、 Ru、 Sn、 Ti、 Au和Ag中的任意一種，金屬納米晶 的直徑為lnm至lOnm，密度為lxl0"cm—2至lxl012cm-2。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器，其特征在于，所述控制柵介質(zhì)層(4) SSi02、 Si3N4或高k材料制作而成，所述控制柵介質(zhì)層(4)的厚度為10nm至50nm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器，其特 征在于，所述的柵電極材料層(5)采用多晶硅柵，或者采用金屬柵， 所述金屬柵包括TaN、 Ir02或金屬硅化物；所述沉積的多晶硅材料或者 金屬材料的柵電極材料層的厚度為100nm。
6、 一種金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器的制作方法，其特征在于， 該方法包括A、 在硅襯底上生長隧穿介質(zhì)層；B、 在隧穿介質(zhì)層上采用旋涂法制備金屬納米晶浮柵層；C、 在金屬納米晶浮柵層上沉積控制柵介質(zhì)層；D、 在控制柵介質(zhì)層上沉積多晶硅材料或者金屬材料的柵電極材料層；E、 光刻，在柵電極材料層上的抗蝕劑中形成柵線條圖形；F、 以柵線條圖形為掩模刻蝕柵電極材料層、控制柵介質(zhì)層、金屬 納米晶浮柵層及隧穿介質(zhì)層，形成柵堆結(jié)構(gòu)；G、 光刻、離子注入，在柵線條兩側(cè)硅襯底中形成源導(dǎo)電區(qū)和漏導(dǎo) 電區(qū)；H、 生長絕緣介質(zhì)、光刻、腐蝕、蒸發(fā)金屬、剝離、退火，形成源 電極、漏電極和柵電極，并封裝。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器的制作 方法，其特征在于，步驟A中所述生長隧穿介質(zhì)層的步驟包括熱氧化、化學(xué)氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、脈沖激光沉積 PLD、電子束蒸發(fā)或者磁控濺射。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器的制作 方法，其特征在于，步驟B中所述采用旋涂法制備金屬納米晶浮柵層 的步驟包括在襯底上旋涂含有金屬納米晶顆粒的溶液，然后烘干去除溶劑， 形成金屬納米晶顆粒；旋涂的轉(zhuǎn)速根據(jù)溶液中金屬納米晶顆粒的濃度 控制在500轉(zhuǎn)/分鐘至3000轉(zhuǎn)/分鐘；烘干處理采用熱板加熱的方法， 熱板溫度控制在100°C，加熱10分鐘。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器的制作 方法，其特征在于，步驟C中所述沉積控制柵介質(zhì)層的步驟采用化學(xué) 氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、電子束蒸發(fā)或者磁控濺射。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器的制 作方法，其特征在于，步驟D中所述沉積柵電極材料層的步驟采用化 學(xué)氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、脈沖激光沉積PLD、電子束蒸發(fā) 或者磁控濺射。
11、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器的制 作方法，其特征在于，步驟E中所述光刻為光學(xué)光刻或者電子束光刻， 光刻后形成的柵線條圖形的寬度即柵長為20nm至2000nm;所述光學(xué)光刻的具體工藝步驟包括在柵電極材料層表面涂敷一層厚度為1.5pm的AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑，對所涂敷的AZ5214負(fù)性 光學(xué)抗蝕劑采用熱板在IO(TC下前烘100秒，接著對光學(xué)抗蝕劑 AZ5214采用光刻機(jī)利用光掩模版按所設(shè)計(jì)的柵圖形進(jìn)行30秒的曝光， 然后用熱板在115。C下烘烤70秒，接著泛曝，不用光掩模版而直接裸 曝60秒，最后用AZ5214專用顯影液1Microposit 351: 5H20或 1AZ400K: 4H20，在室溫下顯影50秒，只在待形成的柵堆上方留下 AZ5214光學(xué)抗蝕劑，最后采用去離子水在室溫下定影30秒，完成在 AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑中形成柵線條圖形；采用光學(xué)光刻形成的 AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑柵線條的寬度為500nm至2000nm;所述電子束光刻的具體工藝步驟包括在柵電極材料表面涂敷一 層厚度為500nm的SAL601負(fù)性電子抗蝕劑，對所涂敷的SAL601負(fù) 性電子抗蝕劑用熱板在105t:下前烘2分鐘，接著采用電子束直寫光刻 系統(tǒng)按柵圖形進(jìn)行曝光，然后對曝光后的SAL601負(fù)性電子抗蝕劑用 熱板在105匸下后烘2分鐘，接著采用MF CD-26顯影液在室溫下顯影 1至10分鐘，再采用去離子水在室溫下定影30秒，完成在SAL601負(fù) 性電子抗蝕劑中形成柵線條圖形；采用電子束光刻形成的SAL601負(fù) 性電子抗蝕劑柵線條的寬度為20nm至500nm。
12、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器的制 作方法，其特征在于，所述步驟F包括將柵表面上覆蓋的AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑或者SAL601負(fù)性電子 抗蝕劑柵線條圖形作為掩模，采用高密度電感耦合等離子ICP刻蝕方 法或者反應(yīng)離子刻蝕RIE方法依次刻蝕柵電極材料層、控制柵介質(zhì)層、 金屬納米晶浮柵層及隧穿介質(zhì)層，再去膠，形成柵堆結(jié)構(gòu)；所述去膠方法為濕法去膠，采用濃H2S04+H202煮膠去膠。
13、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器的制 作方法，其特征在于，所述步驟G包括在表面涂敷一層厚度為1.5pm的AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑，采用 熱板在IO(TC下前烘IOO秒，在光刻機(jī)上采用光刻掩模版掩蔽在柵線條 兩側(cè)的源、漏區(qū)域進(jìn)行曝光，然后用AZ9912專用顯影液在室溫下顯影50秒，最后用去離子水在室溫下定影30秒，完成在AZ9912正性 光學(xué)抗蝕劑中形成源、漏區(qū)域圖形；再向所形成的源、漏區(qū)域的硅襯 底中注入P"+離子，注入能量為50keV，注入劑量為lxl018cm—2，再在 濃H2S04+H202中煮膠去膠；然后在110(TC溫度下在N2氣氛中快速退 火10秒，從而在柵線條兩側(cè)硅襯底中形成源導(dǎo)電區(qū)和漏導(dǎo)電區(qū)。
14、根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器的制 作方法，其特征在于，步驟H中所述生長絕緣介質(zhì)、光刻、腐蝕、蒸 發(fā)金屬、剝離、退火，形成源電極、漏電極和柵電極包括在表面淀積一層絕緣介質(zhì)，材料包括Si02、磷硅玻璃PSG或硼 磷硅玻璃BPSG;然后在該絕緣介質(zhì)層上涂敷一層厚度為1.5pm的 AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑，采用熱板在100'C下前烘100秒、在光刻機(jī) 上采用光刻掩模版掩蔽進(jìn)行曝光；接下來用AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑 的專用顯影液在室溫下顯影50秒；最后用去離子水在室溫下定影30 秒，完成在源、漏、柵上方形成接觸孔圖形；利用AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑圖形作為掩模，采用氫氟酸緩沖液 HF+NH4F+H20在常溫下腐蝕絕緣介質(zhì)層；在露出的源、漏、柵材料表面及未去除的AZ9912正性光學(xué)抗蝕 劑上蒸發(fā)一層厚度小于AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑厚度的Al-l%Si薄膜 作為金屬電極材料，所述Al-l。/。Si薄膜的厚度為采用丙酮超聲剝離AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑及其上方蒸發(fā)的金屬 電極材料；對剝離后剩余的金屬電極材料進(jìn)行退火處理形成源、漏、柵電極； 所述對剝離后剩余的金屬電極材料進(jìn)行退火處理的條件為在40(TC溫 度下在N2氣氛中退火處理5分鐘；然后在400。C溫度下在N2氾2混合 氣體中退火20分鐘；最后在40(TC溫度下在N2氣氛中退火5分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器，包括硅襯底1、位于硅襯底1上兩側(cè)重?fù)诫s的源導(dǎo)電區(qū)6和漏導(dǎo)電區(qū)7、源導(dǎo)電區(qū)6與漏導(dǎo)電區(qū)7之間的載流子溝道上覆蓋的隧穿介質(zhì)層2、覆蓋在隧穿介質(zhì)層2上的金屬納米晶浮柵層3、覆蓋在金屬納米晶浮柵層3上的控制柵介質(zhì)層4，以及覆蓋在控制柵介質(zhì)層4上的柵電極材料層5。本發(fā)明同時(shí)公開了一種金屬納米晶浮柵非揮發(fā)性存儲器的制作方法。利用本發(fā)明，降低了浮柵結(jié)構(gòu)非揮發(fā)性存儲器的編程/擦除電壓和操作功耗，提高了編程/擦除操作速度、數(shù)據(jù)保持特性、編程/擦除耐受性等存儲性能，提高了器件的集成度，并簡化了制作工藝，降低了制作成本，提高了制作效率。
文檔編號H01L29/788GK101452963SQ200710178778
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者明 劉, 琦 劉, 森 張, 李維龍, 楊瀟楠, 涂德鈺, 永 王, 琴 王, 管偉華, 媛 胡, 銳 賈, 陳寶欽, 龍世兵 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所