專利名稱：形成氧化鋁層的方法和制造電荷捕獲存儲裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示例實(shí)施例涉及一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，更具體地講，涉及一種形 成氧化鋁層的方法和利用該方法制造電荷捕獲存儲裝置的方法。
背景技術(shù)：
因?yàn)樾枰鄬﹂L時(shí)間安全存儲的數(shù)據(jù)量會增加，并且可以提供將作業(yè)結(jié) 果轉(zhuǎn)移到另一位置的數(shù)據(jù)存儲裝置，例如，記憶棒，所以存在對非易失性存 儲裝置的需求，在非易失性存儲裝置中，數(shù)據(jù)可以被電存儲和擦除，并且即 使不提供電源，非易失性存儲裝置也可以保留所存儲的數(shù)據(jù)。
傳統(tǒng)地，可以使用增加了容量的非易失性存儲裝置，例如，NAND閃速 存儲裝置。NAND閃速存儲裝置可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，可以順 序地堆疊用于存儲電荷(例如，數(shù)據(jù))的浮置柵極和用于控制電荷在浮置柵 極中的存儲的控制柵極。然而，浮置柵極可以包含導(dǎo)電材料，例如，摻雜的 多晶硅，在期望更高集成度的情況下，這會導(dǎo)致相鄰存儲單元之間的寄生電 容增加。
因此，為了解決傳統(tǒng)NAND閃速存儲裝置的上述問題，已經(jīng)對被稱作金 屬-氧化物-纟色緣體-氧化物-半導(dǎo)體(MOIOS)存儲裝置例如，硅-氧化物-氮化 物-氧化物-半導(dǎo)體(SONOS )存儲裝置或金屬-氧化物-氮化物-氧化物-半導(dǎo)體 (MONOS)存儲裝置的非易失性存儲裝置進(jìn)行了研究。SONOS存儲裝置可 以采用硅作為控制柵極的材料，而MONOS存儲裝置可以采用金屬作為控制
為了存儲電荷，MOIOS存儲裝置可以包括電荷捕獲層(例如，氮化硅 (Si3N4)膜)來代替包含多晶硅的浮置柵極。例如，MOIOS存儲裝置中的存 儲單元的結(jié)構(gòu)可以包括可順序堆疊在基底和控制柵極之間的氧化物膜、氮化 物膜和氧化物膜。MOIOS存儲裝置可以利用這樣的特性，即，由于電荷可以 被捕獲在氮化物膜中，所以可以改變闊值電壓。
傳統(tǒng)MOIOS存儲裝置例如SONOS存儲裝置中的氮化硅膜和氧化硅膜的
介電常數(shù)會相對低。因此，傳統(tǒng)MOIOS存儲裝置的操作電壓會增加，而對 數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄(編程)和擦除的速度會降低，并且保持時(shí)間(在該時(shí)間期間， 存儲的數(shù)據(jù)會被保持)會相對短。增加保持時(shí)間的一種方法可以采用具有a 相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁(A1203 )層作為阻擋層。
可以通過在高于大約1200。C的溫度下對非晶氧化鋁(A1203 )層進(jìn)行熱 處理來形成具有a相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁(A1203 )層。然而，來自熱處理工藝 的熱應(yīng)力會導(dǎo)致硅基底彎曲。因此，具有a相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁(A1203 )層 會難以用作阻擋層。

發(fā)明內(nèi)容
示例實(shí)施例提供了一種形成氧化鋁層并且不損壞基底的方法。示例實(shí)施 例還提供了 一種通過利用該形成氧化鋁層的方法來制造電荷捕獲存儲裝置的 方法，從而提高電荷捕獲存儲裝置的電荷保持能力。
根據(jù)示例實(shí)施例，形成a氧化鋁層的方法可以包括在下面的層上形成非 晶氧化鋁層、在非晶氧化鋁層上形成結(jié)晶輔助層和使非晶氧化鋁層結(jié)晶。
所述方法還可以包括去除結(jié)晶輔助層。所述下面的層可以由電荷存儲材 料形成。電荷存儲材料可以為氮化硅。在可以形成結(jié)晶輔助層之前，可以對 非晶氧化鋁層執(zhí)行致密化工藝。形成結(jié)晶輔助層的步驟可以包括在非晶氧化 鋁層上形成非晶輔助層和使非晶輔助層結(jié)晶。在可以形成非晶輔助層之前， 可以對非晶氧化鋁層執(zhí)行致密化工藝。可以在大約1000。C以下的溫度下同時(shí) 執(zhí)行非晶輔助層的結(jié)晶和非晶氧化鋁層的結(jié)晶。
結(jié)晶輔助層可以是a-Fe03層、Ga203i、 1111203層、1^203層、￥203層、 Y-Al2S3層、C。2As3層和具有a相晶體結(jié)構(gòu)的0203層中的一種?？梢栽赹^于 非晶氧化鋁層的結(jié)晶溫度的溫度下執(zhí)行非晶輔助層的結(jié)晶?？梢栽诘陀诖蠹s 80(TC的溫度下執(zhí)行非晶輔助層的結(jié)晶。在去除結(jié)晶輔助層的過程中，可以部 分地去除結(jié)晶輔助層。
根據(jù)示例實(shí)施例， 一種制造電荷捕獲存儲裝置的方法可以包括以下步驟 在基底上形成隧穿膜、電荷存儲層、阻擋絕緣層和柵電極，其中，形成阻擋 絕緣層的步驟包括根據(jù)示例實(shí)施例形成a氧化鋁層，其中，電荷存儲層可以 是所述下面的層。
形成電荷存儲層的步驟可以包括形成氮化硅膜、金屬納米點(diǎn)和硅納米點(diǎn) 中的一種。電荷存儲層可以形成為具有包括氮化硅膜、金屬納米點(diǎn)和硅納米 點(diǎn)中的至少兩種的多層結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)。另外，電荷存儲層可以為摻雜的多
晶硅膜、氮化硅膜、H幻2膜、La203膜和Zr02膜中的一種，或者電荷存儲層 可以為一種包括摻雜的多晶硅膜、氮化硅膜、HfCM莫、La2CM莫和Zr02膜中 的至少兩種的混合物。4冊電極的逸出功可以在大約4.0eV以上。形成柵電極 的步驟可以包括形成TaN (氮化鉭)電極。


從下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述中，示例實(shí)施例將更加容易理解。圖1 至圖12表示這里描述的非限制性的示例實(shí)施例。
圖1至圖3是示出根據(jù)示例實(shí)施例的形成a氧化鋁層的方法的圖4至圖7是示出根據(jù)示例實(shí)施例的制造電荷捕獲存儲裝置的方法的圖8示出了為了確認(rèn)通過對非晶氧化鉻層進(jìn)行熱處理形成的晶體氧化鉻 層的晶體結(jié)構(gòu)而進(jìn)行的X射線衍射分析試驗(yàn)的結(jié)果的曲線圖9示出了為了確認(rèn)通過利用具有a相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鉻層形成的晶體 氧化鋁層的晶體結(jié)構(gòu)是否是a相而進(jìn)行的測試的結(jié)果的曲線圖IO示出了通過在非晶氧化鋁層上沉積非晶氧化鉻層然后在大約900。C 的溫度下執(zhí)行熱處理得到的結(jié)晶樣品的透射電子顯微鏡(TEM)照片；
圖11示出了用于確認(rèn)具有a相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鉻層是否對具有Y相晶體 結(jié)構(gòu)的氧化鋁層有影響的試驗(yàn)結(jié)果；
圖12示出了用于確認(rèn)在圖1至圖3中描述的形成a氧化鋁層的方法中用 于非晶氧化鋁層的致密化工藝的效果的試驗(yàn)結(jié)果。
應(yīng)該注意到，這些圖意圖用來示出特定示例實(shí)施例中采用的方法、結(jié)構(gòu) 和/或材料的一般特點(diǎn)，并且用來對下面提供的書面描述進(jìn)行補(bǔ)充。然而，這
特點(diǎn)，并且不應(yīng)該被解釋為限定或限制示例實(shí)施例所包括的數(shù)值的范圍或性 質(zhì)。具體地，為了清晰起見，可以縮小或者夸大分子、層、區(qū)域和/或結(jié)構(gòu)元 件的相對厚度和相對位置。在不同的圖中，意圖使用類似或相同的標(biāo)號來指 示存在類似或相同的元件或特征。
具體實(shí)施例方式
在下文中，現(xiàn)在將參照附圖來更充分地描述根據(jù)示例實(shí)施例的形成具有
a相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁層的方法和利用該方法制造電荷捕獲存儲裝置的方法， 附圖中可以示出示例性實(shí)施例。在圖中，為了清晰起見，夸大了層和區(qū)域的厚度。
應(yīng)該理解，當(dāng)元件被稱作"連接"或"結(jié)合"到另一元件時(shí)，該元件可以直 接連接或直接結(jié)合到其它元件，或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱 作"直接連接"或"直接結(jié)合"到另一元件時(shí)，不存在中間元件。相同的標(biāo)號始 終表示相同的元件。如這里使用的，術(shù)語"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出項(xiàng) 的任意和所有組合。
應(yīng)該理解，盡管這里可以使用術(shù)語"第一"、"第二"等來表述各種元件、 組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)該 受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用來將一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層或部分與其 它元件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開。因此，在不脫離示例實(shí)施例的教導(dǎo) 的情況下，下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可以被定義為第二 元件、組件、區(qū)域、層或部分。
為了便于描述，這里可以使用空間相對術(shù)語例如，"在...下面"、"在...下 方"、"下面的"、"在...上方"、"上面的"等來描述如圖中示出的一個(gè)元件或特 征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解，這些空間相對術(shù)語意圖包括除了附 圖中描述的方位之外的裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的 裝置被翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其它元件或特征"下方"或"下面"的元件隨后將被 定位為在其它元件或特征"上方"。因此，示例性術(shù)語"下面"可以包括上下兩 個(gè)方位。裝置可以被另外定位(旋轉(zhuǎn)90度或者在其它方位)，并且在這里相 應(yīng)地解釋使用的空間相對描述符。
這里使用的術(shù)語僅出于描述特定實(shí)施例的目的，而不意圖成為示例實(shí)施 例的限制。如這里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否則單數(shù)形式意 圖也包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)該理解，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語"包括"和/或"包含" 時(shí)，說明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但是不排除存 在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的 組。
這里參照作為示例實(shí)施例的理想實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖的剖視 圖來描述示例實(shí)施例。這樣，例如由制造技術(shù)和/或公差引起的圖示的形狀的
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變化是在意料之中的。因此，示例實(shí)施例不應(yīng)該被理解為限于這里示出的區(qū) 域的特定形狀，而是包括例如由制造引起的形狀的變化。例如，示出為矩形 的注入?yún)^(qū)通常在其邊緣將具有倒圓或彎曲的特征和/或注入濃度的梯度，而不 是從注入?yún)^(qū)到非注入?yún)^(qū)的二元變化。類似地，由注入形成的埋區(qū)會引起在埋 區(qū)和進(jìn)行注入的表面之間的區(qū)域中的一些注入。因此，圖中示出的區(qū)域在本 質(zhì)上是示意性的，它們的形狀并不意圖示出裝置的區(qū)域的實(shí)際形狀，并且不 意圖限制示例實(shí)施例的范圍。
除非另外定義，否則這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語) 具有與示例實(shí)施例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的意思相同的意思。
還應(yīng)該理解，除了這里如此清楚地限定，否則術(shù)語(例如，在通用字典中定 義的術(shù)語)應(yīng)該被解釋為具有與它們在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的意思一致的意 思，而不應(yīng)該理想地或過于正式地解釋這些術(shù)語。
在示例實(shí)施例中，形成a相晶體氧化鋁(a-Al203 )層的方法可以用在制 造電荷捕獲存儲裝置的工藝中，例如，可以用在形成阻擋氧化物層的工藝中， 從而提高電荷捕獲存儲裝置的電荷保持能力，其中，在多種氧化鋁中，(X相 晶體氧化鋁層具有最大的能帶間隙和最小的缺陷密度?，F(xiàn)在，將描述根據(jù)示 例實(shí)施例的形成a相晶體氧化鋁(a-Al203 )層的方法，例如，形成具有a相 晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁層(在下文中，稱作"a氧化鋁層")的方法。
參照圖1，非晶氧化鋁層12a可以形成在下面的層10上。非晶氧化鋁層 12a可以是八1203層。非晶氧化鋁層12a可以利用各種沉積方法，例如，原子 層沉積(ALD)方法、賊射氣相沉積方法和/或化學(xué)氣相沉積(CVD)方法來 形成。非晶氧化鉻層14a可以形成在非晶氧化鋁層12a上。非晶氧化鉻層14a 可以是0203層。非晶氧化鉻層14a可以利用與形成非晶氧化鋁層12a的方法 相同的方法來形成。
非晶氧化鉻層14a可以被熱處理(在下文中，被稱作"第一熱處理")，從 而結(jié)晶。可以在不影響非晶氧化鋁層12a的結(jié)晶的溫度下執(zhí)行第一熱處理。 例如，可以在大約600。C至大約900。C的溫度下執(zhí)行第一熱處理，例如，在低 于大約700。C的溫度下執(zhí)行第一熱處理，從而不影響非晶氧化鋁層12a。由于 第一熱處理，非晶氧化鉻層14a可以變?yōu)榫哂衋相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鉻層14， 如圖2中所示。
圖8示出了為了確定通過執(zhí)行第一熱處理形成的晶體氧化鉻層14是否具
有(X相晶體結(jié)構(gòu)而進(jìn)行的X射線衍射分析試驗(yàn)的結(jié)果的曲線圖。
在圖8中，第一曲線Gl表示關(guān)于非晶氧化鉻層14a的結(jié)果，第二曲線 G2表示關(guān)于通過形成非晶氧化鉻層14a并且在大約600。C的溫度下對非晶氧 化鉻層14a進(jìn)行熱處理得到的所得產(chǎn)品的X射線衍射分析結(jié)果。另外，第三 曲線G3表示關(guān)于通過形成非晶氧化鉻層14a并且在大約700。C的溫度下對非 晶氧化鉻層14a進(jìn)行熱處理得到的所得產(chǎn)品的X射線衍射分析結(jié)果。
將第一曲線Gl和第二曲線G2、第三曲線G3進(jìn)行比較，在第二曲線G2 和第三曲線G3中示出了在第一曲線G]中沒有示出的各種峰。因?yàn)樵诰哂衋 相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鉻層中可以發(fā)現(xiàn)這些峰，所以氧化鉻層14的晶體結(jié)構(gòu)可以 為a相，其中，可以通過在低于大約700。C的溫度下對非晶氧化鉻層14a進(jìn) 行熱處理來獲得晶體氧化鉻層14。
在可以通過對非晶氧化鉻層14a進(jìn)行熱處理得到具有a相晶體結(jié)構(gòu)的氧 化鉻層14之后，可以執(zhí)行熱處理(在下文中，被稱作"第二熱處理")，從而 使非晶氧化鋁層12a結(jié)晶為a相晶體結(jié)構(gòu)。因?yàn)榇嬖诰哂衋相晶體結(jié)構(gòu)的氧 化鉻層14,所以可以產(chǎn)生納米尺寸的a相成核。因此，可以在大約1000。C的 溫度下執(zhí)行第二熱處理。作為第二熱處理的結(jié)果，如圖3中所示，可以形成 a氧化鋁層12。此后，可以去除具有a相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鉻層14。如果氧化 鉻層14的厚度足夠小，則可以沒有必要去除氧化鉻層14。
進(jìn)行試驗(yàn)來確定通過執(zhí)行第二熱處理形成的晶體氧化鋁層12是否具有a 相晶體結(jié)構(gòu)。圖9示出了試驗(yàn)結(jié)果。
在圖9中，第一曲線Gll表示關(guān)于通過在大約1100。C的溫度下對測試樣 品進(jìn)行熱處理得到的產(chǎn)品的X射線衍射分析結(jié)果，其中，測試樣品不包括非 晶氧化鉻(Cr203 )層14a,而僅包括非晶氧化鋁(A1203 )層12a。第一曲線 Gll的峰P1表示在不包括非晶氧化鉻(Cr203 )層14a的情況下可以在大約 IIO(TC的溫度下通過熱處理而形成的晶體氧化鋁(A1203 )層具有Y相晶體結(jié) 構(gòu)。
在圖9中，第二曲線G22表示在非晶氧化鋁層12a上形成非晶氧化鉻層 14a并且隨后在大約70(TC的溫度下對所得產(chǎn)品進(jìn)行熱處理之后，通過對所得 產(chǎn)品進(jìn)行測量得到的X射線衍射分析結(jié)果。第三曲線G33表示通過在非晶氧 化鋁層12a上形成非晶氧化鉻層14a并且隨后在大約700。C和大約1050。C的 溫度下對非晶氧化鉻層14a和非晶氧化鋁層12a中的每個(gè)進(jìn)行熱處理，從而
使非晶氧化鉻層14a和非晶氧化鋁層12a結(jié)晶，對獲得的所得產(chǎn)品進(jìn)行測量 得到的結(jié)果。另外，第四曲線G44表示通過在非晶氧化鋁層12a上形成非晶 氧化鉻層14a并且隨后在大約1050。c的溫度下對所得產(chǎn)品進(jìn)行熱處理，對得 到的所得產(chǎn)品進(jìn)行測量得到的結(jié)果。
將第一曲線Gll與第二曲線G22、第三曲線G33和第四曲線G44進(jìn)行 比較，在第二曲線G22、第三曲線G33和第四曲線G44中沒有示出在第一曲 線Gll中示出的峰P1。因此，采用與第二曲線G22、第三曲線G33和第四曲 線G44對應(yīng)的測試樣本，可以抑制具有y相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁層的形成。
這種結(jié)果表明，當(dāng)非晶氧化鋁層12a上存在具有a相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鉻 層14時(shí)，oc相氧化鉻層14會引起ot相成核，因此，通過熱處理結(jié)晶的晶體 氧化鋁層12的晶體結(jié)構(gòu)可以為ot相。
圖10示出了通過在非晶氧化鋁層上沉積非晶氧化鉻層并且隨后在大約 900。c的溫度下執(zhí)行熱處理得到的結(jié)晶樣品的透射電子顯微鏡(tem)照片。
參照圖10,可以形成具有a相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鉻層和氧化鋁層。圖11
示出了為了確定具有a相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鉻層是否對具有y相晶體結(jié)構(gòu)的氧 化鋁層有影響而進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果。在該試驗(yàn)中，可以通過在已經(jīng)在大約1100°c 的溫度下熱處理過的晶體氧化鋁層上沉積非晶氧化鉻層，然后在大約900°c 的溫度下對所得產(chǎn)品進(jìn)行熱處理來結(jié)晶，從而得到所得產(chǎn)品。
參照圖11，考慮到峰P2的位置，雖然可以采用a相氧化鉻層，但是由 于在大約1100。c的溫度下進(jìn)行的熱處理，氧化鋁層的晶體結(jié)構(gòu)已經(jīng)結(jié)晶為y 相，所以氧化鋁層的晶體結(jié)構(gòu)保持在y相，而沒有轉(zhuǎn)變?yōu)閍相。
在針對圖1至圖3描述的形成a氧化鋁層的方法用在制造半導(dǎo)體裝置的 方法中的情況下，例如，用在制造電荷捕獲存儲裝置的方法中的情況下，形 成a相氧化鋁層的方法可以用在形成阻擋絕緣層的工藝中。
另外，可以采用引起a相成核的其它材料層來代替具有a相晶體結(jié)構(gòu)的 氧化鉻層14的使用，這種示例為a-Fe03層、0&203層、1111203層、11203層、 V203i、 7-八1283層和/或C02AS3層。在形成ot氧化鋁層12時(shí)，具有a相晶體 結(jié)構(gòu)的氧化鉻層14和其它材料層可以降低結(jié)晶溫度。因此，具有a晶體結(jié)構(gòu) 的氧化鉻層14和其它材料層可以為結(jié)晶溫度降低層，或者為降低結(jié)晶溫度的 結(jié)晶輔助層。因此，非晶氧化鉻層14a可以為非晶溫度降低層或者非晶輔助 層。
另外，在形成非晶氧化鉻層14a之前或之后，可以對非晶氧化鋁層12a 執(zhí)行致密化(densification )工藝。例如，可以在形成非晶氧化鉻層14a之前 執(zhí)行致密化工藝?？梢栽诓挥绊懛蔷а趸X層12a的結(jié)晶的溫度下執(zhí)行致密 化工藝。例如，可以在大約800。C以下的溫度下執(zhí)行致密化工藝。
進(jìn)行試驗(yàn)來確定致密化工藝如何影響a氧化鋁層12的形成。除了在形成 非晶氧化鉻層14a之前對非晶氧化鋁層12a執(zhí)行致密化工藝的事實(shí)之外，進(jìn) 行與為了得到圖9中示出的結(jié)果的試驗(yàn)相同的試驗(yàn)。在大約800。C的溫度下 執(zhí)行非晶氧化鋁層12a的致密化的熱處理。
圖12示出了用來確定致密化工藝效果的試驗(yàn)結(jié)果。在圖12中，第一曲 線GG1表示關(guān)于通過在大約IIOCTC的溫度下對測試樣品進(jìn)行熱處理得到的 所得產(chǎn)品的X射線衍射分析結(jié)果，其中，測試樣品不包括非晶氧化鉻(0203 ) 層14a，而僅包括非晶氧化鋁(A1203 )層12a。第一曲線GG1的峰P11表示 在不包括非晶氧化鉻(Cr203 )層14a的情況下，可以在大約1100。C的溫度下 進(jìn)行熱處理而形成的晶體氧化鋁(A1203 )層具有y相晶體結(jié)構(gòu)。
在圖12中，第二曲線GG2表示通過對在非晶氧化鋁層12a上形成非晶 氧化鉻層14a并且隨后在大約700。C的溫度下對上述產(chǎn)品進(jìn)行熱處理得到的 所得產(chǎn)品進(jìn)行測量得到的X射線衍射分析結(jié)果。第三曲線GG3表示通過對在 非晶氧化鋁層12a上形成非晶氧化鉻層14a并且隨后在大約70(TC和大約 1050。C的溫度下對非晶氧化鉻層14a和非晶氧化鋁層12a進(jìn)行熱處理從而使 非晶氧化鉻層14a和非晶氧化鋁層12a結(jié)晶得到的所得產(chǎn)品進(jìn)行測量得到的 結(jié)果。另外，第四曲線GG4表示通過對在非晶氧化鋁層12a上形成非晶氧化 鉻層14a并且隨后在大約1050。C的溫度下對非晶氧化鉻層14a和非晶氧化鋁 層12a進(jìn)行熱處理得到的所得產(chǎn)品進(jìn)行測量得到的結(jié)果。
將第一曲線GG1與第二曲線GG2、第三曲線GG3和第四曲線GG4進(jìn)行 比較，并且將圖9中的第二曲線G22、第三曲線G33和第四曲線G44與圖12 中的第二曲線GG2、第三曲線GG3和第四曲線GG4進(jìn)行比較，在圖12中的 第二曲線GG2、第三曲線GG3和第四曲線GG4中，在晶體氧化鋁層12中可 以混合y相晶體結(jié)構(gòu)和a相晶體結(jié)構(gòu)。
將參照圖4至圖7來描述根據(jù)示例實(shí)施例的制造電荷捕獲存儲裝置的方 法。參照圖4，可以在基底40上形成隧穿膜16?；?0可以為硅基底?？?以通過熱氧化方法來形成隧穿膜16?？梢栽谒泶┠?6上形成電荷存儲層18。
可以通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法或者其它堆疊方法來形成電荷存 儲層18。電荷存儲層18可以包括氮化硅層(例如，SbN4層)、金屬納米點(diǎn)和 硅納米點(diǎn)中的一種。另外，電荷存儲層18可以被形成為具有包括氮化硅層、 金屬納米點(diǎn)和硅納米點(diǎn)中的至少兩種的多層結(jié)構(gòu)或者混合結(jié)構(gòu)。電荷存儲層 18可以為摻雜的多晶硅膜、氮化硅膜、Hf02膜、La203膜和Zr02膜中的 一種， 或者可以為包括摻雜的多晶硅膜、氮化硅膜、HfCM莫、La203膜和Zr02膜中 的至少兩種的混合物。
在形成電荷存儲層18之后，可以在電荷存儲層18上形成阻擋絕緣層20。 阻擋絕緣層20可以為a氧化鋁層。可以通過利用針對圖1至圖3描述的方法 來形成阻擋絕緣層20?？梢栽谧钃踅^緣層20上形成柵電極22。例如，可以 在形成柵電極22之前去除形成在阻擋絕緣層20上的a相晶體氧化鉻層14。 然而，如果a相晶體氧化鉻層14的厚度足夠小，則可以不去除a相晶體氧化 鉻層14。柵電極22的逸出功可以為大約4.0eV以上。例如，柵電極22可以 為TaN電極(氮化鉭)。
參照圖5,在柵電極22上形成掩模M1之后，可以通過掩模M1的周圍 來順序地蝕刻柵電極22和柵電極22下面的層20、 18和16。
圖6示出了蝕刻的結(jié)果。參照圖6，可以通過蝕刻來形成柵極層疊GS, 其中，柵極層疊GS包括隧穿膜16、電荷存儲層18、阻擋絕緣層20和柵電 極22?？梢詫?dǎo)電雜質(zhì)注入到可以通過蝕刻暴露的基底40中，從而可以在 基底40上形成第一淺雜質(zhì)區(qū)30a和第二淺雜質(zhì)區(qū)32a。接著，可以去除掩模 Ml?？蛇x地，可以在形成第一淺雜質(zhì)區(qū)30a和第二淺雜質(zhì)區(qū)32a之前去除掩 模M1。
參照圖7,可以在柵極層疊GS的側(cè)表面上形成柵極分隔件24?？梢酝?過在基底40上形成原材料膜、并且對原材料膜執(zhí)行各向異性蝕刻直到基底 40可以被暴露來形成柵極分隔件24,其中，原材料膜覆蓋柵極層疊GS。在 形成柵極分隔件24之后，可以將導(dǎo)電雜質(zhì)注入到基底40中，從而在第一淺 雜質(zhì)區(qū)30a上形成第一深雜質(zhì)區(qū)30b,在第二淺雜質(zhì)區(qū)32a上形成第二雜質(zhì)注 入?yún)^(qū)32b。結(jié)果，在基底40上可以形成具有輕微摻雜的漏極(LDD)結(jié)構(gòu)的 第一雜質(zhì)區(qū)30和第二雜質(zhì)區(qū)32。第一雜質(zhì)區(qū)30和第二雜質(zhì)區(qū)32中的一個(gè) 可以為源區(qū)，另一個(gè)可以為漏區(qū)。
考慮到在后續(xù)工藝中可以用層間絕緣層覆蓋柵極層疊GS，所以形成柵極
12 分隔件24是可選的。在可以省略柵極分隔件24的形成的情況下，第一雜質(zhì) 區(qū)30和第二雜質(zhì)區(qū)32可以與第一淺雜質(zhì)區(qū)30a和第二淺雜質(zhì)區(qū)32a相同。
在根據(jù)示例實(shí)施例的形成存儲裝置的方法中，可以通過利用輔助層(例 如，a相氧化鉻層)來形成具有a相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁層。通過利用輔助層， 可以將形成具有a相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁層的溫度降低到大約1000。C或更低。 因此，示例實(shí)施例可以防止或減小在形成具有a相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁層時(shí)產(chǎn) 生的副作用。示例實(shí)施例還可以防止或減小基底在熱應(yīng)力下的彎曲。另外， 通過在電荷捕獲存儲裝置上形成具有a相晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁層，示例實(shí)施例 可以增強(qiáng)電荷捕獲存儲裝置的電荷保持能力。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的示例實(shí)施例具體示出和描述了示例實(shí)施例，但是 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離權(quán)利要求的精神和范圍的情況下， 可以對這里的示例實(shí)施例進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。例如，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以在非晶氧化鋁層上直接沉積a相晶體氧化鉻層，而 不是使非晶氧化鉻層結(jié)晶，從而在非晶氧化鋁層上形成a相晶體氧化鉻層。 另外，如果發(fā)生a相成核來代替a相晶體氧化鉻層的形成，那么可以形成金 屬層。因此，這些和其它改變和變形都在權(quán)利要求的真正的精神和范圍內(nèi)。 在說明書中，已經(jīng)公開了示例實(shí)施例。盡管使用了特定術(shù)語，但是這些術(shù)語 僅是按照通常的和描述性的意思來使用，并不是出于限制的目的，本發(fā)明的 范圍在權(quán)利要求中提出。
權(quán)利要求
1、一種形成α氧化鋁層的方法，包括以下步驟:在下面的層上形成非晶氧化鋁層；在非晶氧化鋁層上形成結(jié)晶輔助層；使非晶氧化鋁層結(jié)晶。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括 去除結(jié)晶輔助層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中 在非晶氧化鋁層上形成非晶輔助層； 使非晶輔助層結(jié) 晶。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中 氧化鋁層執(zhí)行致密化工藝。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中 化鋁層執(zhí)行致密化工藝。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在1000。C以下的溫度下同時(shí)執(zhí) 行非晶輔助層的結(jié)晶和非晶氧化鋁層的結(jié)晶。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，結(jié)晶輔助層是a-Fe03層、Ga203 層、處203層、11203層、V203層、Y-AbS3層、Co2As3層和具有a相晶體結(jié)構(gòu) 的0203層中的一種。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在低于非晶氧化鋁層的結(jié)晶溫 度的溫度下執(zhí)行非晶輔助層的結(jié)晶。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，在低于700。C的溫度下執(zhí)行非 晶輔助層的結(jié)晶。
12、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在去除結(jié)晶輔助層的過程中， 部分地去除結(jié)晶輔助層。
13、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，結(jié)晶輔助層是a-Fe03層、Ga203層、處203層、11203層、V203層、Y-Al2S3層、C02AS3層和具有a相晶體結(jié)構(gòu),所述下面的層由電荷存儲材料制，電荷存儲材料為氮化硅。,形成結(jié)晶輔助層的步驟包括,在形成結(jié)晶輔助層之前，對非晶 ，在形成非晶輔助層之前對非晶氧 的0"203層中的一種。
14、 一種制造電荷捕獲存儲裝置的方法，包括以下步驟 在基底上形成隧穿膜、電荷存儲層、阻擋絕緣層和柵電極， 其中，形成阻擋絕緣層的步驟包括根據(jù)權(quán)利要求1形成a氧化鋁層，其中，電荷存儲層是所述下面的層。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，形成電荷存儲層的步驟包括形 成氮化硅膜、金屬納米點(diǎn)和硅納米點(diǎn)中的 一種。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，形成電荷存儲層的步驟包括形 成具有氮化硅膜、金屬納米點(diǎn)和硅納米點(diǎn)中的至少兩種的多層結(jié)構(gòu)或混合結(jié) 構(gòu)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，形成電荷存儲層的步驟包括形 成摻雜的多晶硅膜、氮化硅膜、Hf02膜、La2CM莫和Zr02膜中的一種，或者 電荷存儲層是包括摻雜的多晶硅膜、氮化硅膜、Hf02膜、La2CM莫和Zr02膜 中的至少兩種的混合物。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，柵電極的逸出功在4.0eV以上。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，形成柵電極的步驟包括形成 TaN電極。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種形成氧化鋁層的方法和利用該方法制造電荷捕獲存儲裝置的方法。形成氧化鋁層的方法可以包括在下面的層上形成非晶氧化鋁層、在非晶氧化鋁層上形成結(jié)晶輔助層和使非晶氧化鋁層結(jié)晶。形成結(jié)晶輔助層的步驟可以包括在非晶氧化鋁層上形成非晶輔助層和使非晶輔助層結(jié)晶。
文檔編號H01L21/02GK101378013SQ20081012807
公開日2009年3月4日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月29日
發(fā)明者崔相武, 成政憲, 樸祥珍, 李銀河, 申雄澈, 薛光洙 申請人:三星電子株式會社