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多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器及其制作方法

文檔序號(hào):7232711閱讀:353來源:國(guó)知局
專利名稱:多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米 晶浮柵存儲(chǔ)器及其制作方法。
背景技術(shù)
浮柵結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器是目前被大量使用和普遍認(rèn)可的主流存儲(chǔ)器類型,是 一種十分重要的半導(dǎo)體元器件,被廣泛應(yīng)用于電子和計(jì)算機(jī)行業(yè)。傳統(tǒng)的 浮柵結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器由于其自身結(jié)構(gòu)與材料選擇的要求,具有快速寫入/擦除操 作和長(zhǎng)時(shí)間高穩(wěn)定性存儲(chǔ)相沖突的局限性,且隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)的縮小,這一 矛盾并沒有得到明顯改善,進(jìn)而限制了浮柵存儲(chǔ)器的發(fā)展。
隨著特征尺寸進(jìn)入到納米級(jí),如何適應(yīng)工藝的發(fā)展,在減小存儲(chǔ)單元 尺寸的同時(shí)提高存儲(chǔ)數(shù)據(jù)寫入、讀取、擦除和保持性能,已經(jīng)成為目前浮 柵存儲(chǔ)器發(fā)展面臨的關(guān)鍵問題,這就要求從材料或結(jié)構(gòu)上對(duì)傳統(tǒng)浮柵存儲(chǔ) 器進(jìn)一步改進(jìn)。
基于SONOS (Poly-Si/Si02/Si3N4/Si02/Si)結(jié)構(gòu)非易失存儲(chǔ)器而提出 來的具有納米晶浮柵結(jié)構(gòu)的非易失存儲(chǔ)器,利用納米晶顆粒作為電荷存儲(chǔ) 介質(zhì),每一個(gè)納米晶顆粒與周圍晶粒絕緣且只存儲(chǔ)少量幾個(gè)電子,從而實(shí) 現(xiàn)了分立電荷存儲(chǔ),降低了隧穿介質(zhì)層上由于缺陷而形成的致命的放電通 道的危害性,只可能引起局部的納米晶顆粒上的電荷泄漏,從而使電荷的 保持特性更加穩(wěn)定。
納米晶顆粒材料的選擇,對(duì)納米晶浮柵結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)性能起著至 關(guān)重要的決定作用。未來具有納米晶浮柵結(jié)構(gòu)的非易失存儲(chǔ)器極有潛力為 應(yīng)用存儲(chǔ)設(shè)備提供更高的集成密度、更低的寫入/擦除電壓、更快的寫入/ 擦除速度、更高的耐受性、更強(qiáng)的數(shù)據(jù)保持特性和多位存儲(chǔ)能力。
自1996年提出了在室溫下工作的采用硅納米晶浮柵結(jié)構(gòu)的金屬氧化 物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,
MOSFET)存儲(chǔ)器以來,納米晶浮柵結(jié)構(gòu)非易失存儲(chǔ)器引起了廣泛的研究
興趣,并已經(jīng)在這一方面做了大量的研究工作。
為了進(jìn)一步改善現(xiàn)有傳統(tǒng)的浮柵結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器所固有的編程效率和數(shù) 據(jù)保持率之間的矛盾,并同時(shí)提高存儲(chǔ)器性能,對(duì)浮柵結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器的隧穿 介質(zhì)層進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇,己經(jīng)開始成為眾多以改進(jìn)存儲(chǔ)器綜合性 能和提高半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件集成度為目的的研究的方向和重點(diǎn)。而近年來,
高k介質(zhì)材料由于其可以綜合性提高存儲(chǔ)器性能和穩(wěn)定性,已經(jīng)開始引起
業(yè)界大量關(guān)注。
在納米晶材料浮柵結(jié)構(gòu)非易失存儲(chǔ)器的柵介質(zhì)層中引入高k材料可以
很大程度上提高存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)性能和穩(wěn)定性。相比較于傳統(tǒng)的Si02介質(zhì),
高k材料介質(zhì)的能帶勢(shì)壘高度比較低,有利于加快存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的寫入/擦除 速度,從而縮短存儲(chǔ)器的編程操作工作時(shí)間,同時(shí)為降低寫入/擦除工作電 壓提供了可能性。
此外,高k材料介質(zhì)可以提供數(shù)倍于Si02介質(zhì)的物理厚度,即相比較
于具有相同等效氧化層厚度(Equivalent Oxide Thickness, EOT)的Si02 介質(zhì),高k介質(zhì)的物理厚度要大的多,這有利于延長(zhǎng)數(shù)據(jù)保存的時(shí)間,增 強(qiáng)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)保持特性;同時(shí)這也為解決了傳統(tǒng)的浮柵結(jié)構(gòu)非易失存儲(chǔ) 器所固有的柵介質(zhì)層厚度的限制問題,提供了一個(gè)可行的研究方向,為減 小存儲(chǔ)器尺寸和提高存儲(chǔ)器集成密度帶來了希望,并有助于解決存儲(chǔ)器的 尺寸和集成密度相對(duì)于目前半導(dǎo)體工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)縮小滯后的問題。
基于對(duì)高k材料在浮柵結(jié)構(gòu)非易失性存儲(chǔ)器中作為隧穿層介質(zhì)應(yīng)用的 研究,在對(duì)浮柵結(jié)構(gòu)非易失性存儲(chǔ)器中隧穿介質(zhì)層結(jié)構(gòu)的研究方面,使用 單一高k材料層替代傳統(tǒng)Si02材料隧穿介質(zhì)層的方法正逐步擴(kuò)展,目前很
多研究試圖使用具有不對(duì)稱勢(shì)壘結(jié)構(gòu)的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層結(jié)構(gòu),以期在傳 統(tǒng)的單一Si02材料隧穿介質(zhì)層結(jié)構(gòu)和單一的高k材料隧穿介質(zhì)層結(jié)構(gòu)之間
實(shí)現(xiàn)折衷,以求進(jìn)一步對(duì)隧穿層的勢(shì)壘結(jié)構(gòu)和高度、物理厚度和等效厚度 進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)綜合的提高浮柵結(jié)構(gòu)非易失性存儲(chǔ)器的寫入/擦除速度、編 程操作工作時(shí)間等存儲(chǔ)性能和數(shù)據(jù)保持特性。
申請(qǐng)?zhí)枮?2130478.5的中國(guó)發(fā)明專利提供了一種具有量子點(diǎn)的存儲(chǔ)器 及其制造方法、..其^iit層采用氧化硅、氧化鋁、氧氮化硅、氧化鉅、氧
化鉿、氧化鋯、STO (SrTi03);浮柵采用量子點(diǎn)材料,包括硅、氮化硅、 金屬;量子點(diǎn)的形成過程為先沉積模板層,接著氧化形成多孔模板,淀積 量子點(diǎn)材料,刻蝕并平坦化。
申請(qǐng)?zhí)枮?0060125027的美國(guó)發(fā)明專利提供了一種采用HfD2納米晶 作為浮柵的非易失存儲(chǔ)器,通過共濺射Hf、 Si形成含Hf的硅酸鹽,然后 在Ar/02中快速退火形成Hf02納米晶,隧穿介質(zhì)采用Si02、 Si3N4、 Hf02、 Zr02、 A1203、 La203。
申請(qǐng)?zhí)枮?0060166452的美國(guó)發(fā)明專利及申請(qǐng)?zhí)枮?006080999的世 界發(fā)明專利提供了一種非易失納米晶存儲(chǔ)器及其制造方法,采用Si、 Ge 及金屬納米晶浮柵,采用Si02、 Hf02、 La203、八1203隧穿介質(zhì),采用SiONx 控制柵介質(zhì),其中N的含量從納米晶浮柵到控制柵逐漸降低。
申請(qǐng)?zhí)枮?00410091126.0的中國(guó)發(fā)明專利提供了一種基于縱向雙勢(shì) 壘共振隧穿結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)存儲(chǔ)器,采用SiGe量子點(diǎn)浮柵層、雙勢(shì)壘共振 隧穿層,通過S-K生長(zhǎng)模式自組織生長(zhǎng)SiGe量子點(diǎn),交替生長(zhǎng)SiGe和 Si形成多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)的雙勢(shì)壘遂穿層。
采用上述方法利用高k介質(zhì)和納米晶材料制作浮柵結(jié)構(gòu)非易失存儲(chǔ)器
一般都可以獲得納米晶顆粒,納米晶材料被用作浮柵層,其中制備納米晶 顆粒的方法包括模板法、混合材料退火法、多層退火、氧化加刻蝕、S-K 自組織生長(zhǎng)法等;高k材料被用作介質(zhì)層;單一介質(zhì)材料或者多層介質(zhì)材 料被用作隧穿介質(zhì)層。
但是利用上述方法制備納米晶顆粒, 一般存在制作工藝復(fù)雜、制作成 本高、制作效率低,或者納米晶顆粒較大,或者制作過程中工藝控制困難, 或者可行性差與傳統(tǒng)CMOS工藝兼容性差的缺點(diǎn)。

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)目的在于提供一種多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米 晶浮柵存儲(chǔ)器,以減小浮柵結(jié)構(gòu)非易失存儲(chǔ)器的編程/擦除(P/E)電壓, 降低浮柵結(jié)構(gòu)非易失存儲(chǔ)器的操作時(shí)間和操作功耗,提高浮柵結(jié)構(gòu)非易失 存,器的編程/擦除(P/E)速度、數(shù)據(jù)保持特性(retention)、編程/擦除(P/E)
耐受性等存儲(chǔ)性能,同時(shí)折衷考慮浮柵結(jié)構(gòu)非易失存儲(chǔ)器中編程/擦除效率 和數(shù)據(jù)保持特性,以適應(yīng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)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多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶 浮柵存儲(chǔ)器的方法,以簡(jiǎn)化制作工藝,降低制作成本,提高制作效率,提 高兼容性。
(二)技術(shù)方案
為達(dá)到上述一個(gè)目的,本發(fā)明提供了一種多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶 浮柵存儲(chǔ)器,該存儲(chǔ)器包括
硅襯底1、硅襯底上重?fù)诫s的源導(dǎo)電區(qū)8和漏導(dǎo)電區(qū)9、源漏導(dǎo)電區(qū)
之間載流子溝道上覆蓋的Si02材料介質(zhì)2/高k材料介質(zhì)3/高k或&02材 料介質(zhì)4復(fù)合隧穿層,復(fù)合隧穿層上覆蓋的納米晶浮柵層5、納米晶浮柵 層上覆蓋的高k材料或Si02材料控制柵介質(zhì)層6,以及控制柵介質(zhì)層上覆 蓋的柵材料層7。
上述方案中,所述Si02材料介質(zhì)2/高k材料介質(zhì)3/高k或Si02材料 介質(zhì)4復(fù)合隧穿層由第一層Si02材料的隧穿介質(zhì)2、第二層高k材料的隧 穿介質(zhì)3和第三層高k或Si02材料的隧穿介質(zhì)4,按一定厚度比例自Si 襯底表面起由下至上堆疊而成,所述Si02材料介質(zhì)/高k材料介質(zhì)/高k 或Si02材料介質(zhì)復(fù)合隧穿層的總厚度為3nm至30nm。
上述方案中,所述復(fù)合隧穿層中的第一層Si02材料的隧穿介質(zhì)2由 SiCb材料制作而成,所述第一層Si02材料的隧穿介質(zhì)2厚度為lnm至5nm。
上述方案中,所述復(fù)合隧穿層中的第二層高k材料的隧穿介質(zhì)3由高 k材料制作而成,包括Hf02、 A1203、 Zr02、 Ta205、 La203、 HfAlO和HfTaON 中的任意一種或幾種的組合;所述第二層高k材料的隧穿介質(zhì)3的厚度為 lnm至20nm。
上述方案中,所述復(fù)合隧穿層中的第三層高k或Si02材料的隧穿介質(zhì) 4由高k或Si02材料制作而成,該第三層為Si02材料的隧穿介質(zhì)時(shí)厚度為 lnm至5nm,該第三層為高k材料的隧穿介質(zhì)時(shí)厚度為lnm至10nm,所 述高k材料包括Hf02、 A1203、 Zr02、 Ta205、 La203、 Hf^\10和HfTaON
中的任意一種。
上述方案中,所述納米晶浮柵層5的材料選用金屬納米晶,或化合物
納米晶,或半導(dǎo)體納米晶,或異質(zhì)復(fù)合納米晶;所述納米晶的直徑為lnm 至10nm,密度為lxl0"cm-2至lxio12cm_2。
上述方案中,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;所述化合物納米晶材料為HfD2、 WN、 CdSe、 CoSi2、 NiSi、 TaSi2、 WSi2和HfSiOx 二元、多元化合物中的 任意一種;所述半導(dǎo)體納米晶材料為Si或Ge;所述異質(zhì)復(fù)合納米晶材料 為Si/Ge、 TiSVSi復(fù)合材料中的任意一種。
上述方案中,所述控制柵介質(zhì)層6由高k材料制作而成,包括Hf02、 A1203、 Zr02、 Ta205、 La2C>3、 HfAlO、 HfTaON中的任意一種;或者由Si02 材料制作而成;所述控制柵介質(zhì)層6的厚度為10nm至50nm。
上述方案中,所述的柵材料層7采用多晶硅柵,或采用金屬柵,所述 金屬柵包括TaN、 Ir02或金屬硅化物;所述多晶硅材料或者金屬材料的柵 材料層的厚度至少為100nm。
為達(dá)到上述另一個(gè)目的,本發(fā)明提供了一種制作多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的 納米晶浮柵存儲(chǔ)器的方法,該方法包括
A、 在硅襯底上生長(zhǎng)一層Si02材料的隧穿介質(zhì);
B、 在Si02材料的隧穿介質(zhì)上生長(zhǎng)一層高k材料的隧穿介質(zhì);
C、 在高k材料的隧穿介質(zhì)上再生長(zhǎng)一層高k或Si02材料的隧穿介質(zhì);
D、 在高k或Si02材料的隧穿介質(zhì)上生長(zhǎng)納米晶浮柵層;
E、 在納米晶浮柵層上沉積高k材料或Si02材料的控制柵介質(zhì)層;
F、 在控制柵介質(zhì)層上沉積多晶硅材料或者金屬材料的柵材料層;
G、 光刻,在柵材料層上的抗蝕劑中形成柵線條圖形;
H、 以柵線條圖形為掩??涛g柵材料層、控制柵介質(zhì)層、納米晶浮柵 層、高k或Si02材料介質(zhì)/高k材料介質(zhì)/Si02材料介質(zhì)復(fù)合隧穿層,形 成柵堆結(jié)構(gòu);
I、 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); J、生長(zhǎng)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(zhǎng)Si02材料的隧穿介質(zhì)的方法為熱 氧化、原子層沉積ALD、化學(xué)氣相淀積CVD、電子束蒸發(fā)或者磁控濺射;
所述Si02材料的隧穿介質(zhì)的厚度為lnm至5nm。
上述方案中,步驟B中所述生長(zhǎng)高k材料的隧穿介質(zhì)的方法為化學(xué) 氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、電子束蒸發(fā)或者磁控濺射。所述高k 材料的隧穿介質(zhì)的厚度為lnm至20nm。
上述方案中,步驟C中所述生長(zhǎng)高k或Si02材料的隧穿介質(zhì)的方法 為原子層沉積ALD、化學(xué)氣相淀積CVD、電子束蒸發(fā)或者磁控濺射; 所述Si02材料的隧穿介質(zhì)的厚度為lnm至5nm,所述高k材料的隧穿介 質(zhì)的厚度為lnm至10nm。
上述方案中,步驟A、步驟B和步驟C中所述的Si02材料的隧穿介 質(zhì)/高k材料的隧穿介質(zhì)/高k或Si02材料的隧穿介質(zhì)按一定厚度比例堆疊 組成所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層,所述多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的總厚度為3nm至 30nm。
上述方案中,步驟D中所述生長(zhǎng)納米晶浮柵層的方法為采用濺射或 蒸發(fā)在高k或Si02材料隧穿介質(zhì)上鍍膜,然后對(duì)形成的薄膜材料進(jìn)行高溫 快速熱處理,使薄膜材料結(jié)晶,從而形成納米晶顆粒。
上述方案中,步驟E中所述沉積高k材料或者Si02材料的控制柵介 質(zhì)層的方法為化學(xué)氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、電子束蒸發(fā)或者 磁控濺射;所述沉積的高k材料或者Si02材料的控制柵介質(zhì)層的厚度為 10nm至50nm。
上述方案中,步驟F中所述沉積多晶硅材料或者金屬材料的柵材料層 的方法為化學(xué)氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、電子束蒸發(fā)或者磁控 濺射;所述沉積的多晶硅材料或者金屬材料的柵材料層的厚度至少為 100nm。
上述方案中,步驟G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(zhǎng)為20nm至2000nm;
所述光學(xué)光刻的具體工藝步驟包括在柵材料層表面涂敷一層厚度為 1.5pm的AZ5211負(fù)性光學(xué)抗蝕劑,對(duì)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(duì)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1Microposit35h 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材料表面涂敷一層厚度為 500mn的SAL601負(fù)性電子抗蝕劑,對(duì)所涂敷的SAL601負(fù)性電子抗蝕劑 用熱板在105'C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(duì)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H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方法依次刻蝕柵材料 層、控制柵介質(zhì)層、納米晶浮柵層、高k或Si02材料介質(zhì)/高k材料介質(zhì)/ Si02 材料介質(zhì)復(fù)合隧穿層,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I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100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 lxio18cm_2,再在濃H2S04+H202中煮膠去膠;然后在IIO(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)。
上述方案中,步驟J中所述生長(zhǎng)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
首先,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;
下一步,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;
再下一步,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;
然后,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;
最后,對(duì)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(duì)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40(TC溫度下在N2/H2混合氣 體中退火20分鐘;最后在400。C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)明提供的這種多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器及其 制作方法,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)明提供的這種多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器及其 制作方法,其結(jié)構(gòu)和制作工藝十分簡(jiǎn)單,在硅襯底上依次生長(zhǎng)一層Si02 材料的隧穿介質(zhì)薄膜、 一層高k材料的隧穿介質(zhì)薄膜、 一層高k或Si02 材料的隧穿介質(zhì)薄膜、納米晶顆粒、 一層高k材料或者SA02材料的控制柵介質(zhì)薄膜、 一層多晶硅或者金屬柵材料薄膜后,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)明所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶 浮柵存儲(chǔ)器。
(3) 由于采用了多介質(zhì)復(fù)合隧穿層結(jié)構(gòu)、高k介質(zhì)材料和納米晶材
料,可以使器件的集成密度和穩(wěn)定性得到提高;同時(shí)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)性能, 特別是存儲(chǔ)窗口、編程/擦除(P/E)速度、編程/擦除(P/E)工作電壓、操作時(shí) 間、操作功耗、數(shù)據(jù)保持特性、編程/擦除(P/E)耐受性等性能指標(biāo),能 夠獲得綜合提高。
(4) 各種納米晶浮柵材料、介質(zhì)層材料、柵材料均可采用磁控濺射、 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(chǔ)器的完整工藝過程均與傳統(tǒng)CMOS工藝完全兼容。
(5) 采用本發(fā)明提供的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器的制 作方法,制作工藝簡(jiǎn)單,制作效率高和工藝的穩(wěn)定性高,制作成本低,有 利于本發(fā)明的推廣和應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明提供的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示 意圖2為本發(fā)明提供的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器的制作方 法的總體技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)流程圖3-1為依照本發(fā)明實(shí)施例在硅襯底上沉積一層Si02材料的隧穿介質(zhì) 的示意圖3-2為依照本發(fā)明實(shí)施例在Si02材料的隧穿介質(zhì)上沉積一層高k材
料的隧穿介質(zhì)的示意圖3-3為依照本發(fā)明實(shí)施例在高k材料的隧穿介質(zhì)上再沉積一層高k 或Si02材料的隧穿介質(zhì)的示意圖3-4為依照本發(fā)明實(shí)施例在高k或Si02材料的隧穿介質(zhì)上生長(zhǎng)一層 納米晶顆粒作為浮柵層的示意圖3-5為依照本發(fā)明實(shí)施例在納米晶浮柵層上沉積一層控制柵介質(zhì)層 的示意圖3-6為依照本發(fā)明實(shí)施例在控制柵介質(zhì)層上沉積一層?xùn)挪牧蠈拥氖?br> 意圖3-7為依照本發(fā)明實(shí)施例在柵材料表面涂敷一層負(fù)性抗蝕劑并前烘 的示意圖3-8為依照本發(fā)明實(shí)施例對(duì)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3-9為依照本發(fā)明實(shí)施例利用負(fù)性抗蝕劑圖形為掩??涛g柵材料 層、控制柵介質(zhì)層、納米晶浮柵層、高k或Si02材料介質(zhì)/高k材料介質(zhì)/ Si02 材料介質(zhì)復(fù)合隧穿層的示意圖3-10為依照本發(fā)明實(shí)施例去膠形成柵堆結(jié)構(gòu)的示意圖3-11為依照本發(fā)明實(shí)施例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3-12為依照本發(fā)明實(shí)施例對(duì)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3-13為依照本發(fā)明實(shí)施例對(duì)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3-14為依照本發(fā)明實(shí)施例去膠并進(jìn)行快速退火的示意圖3-15為依照本發(fā)明實(shí)施例在完成以上步驟后的結(jié)構(gòu)表面淀積一層 絕緣介質(zhì)的示意圖3-16為依照本發(fā)明實(shí)施例在絕緣介質(zhì)層上涂敷一層正性光學(xué)抗蝕 劑并前烘的示意圖3-17為依照本發(fā)明實(shí)施例對(duì)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3-18為依照本發(fā)明實(shí)施例利用正性光學(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3-19為依照本發(fā)明實(shí)施例在露出的源、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3-20為依照本發(fā)明實(shí)施例剝離正性光學(xué)抗蝕劑及其上方蒸發(fā)的金 屬電極材料,并對(duì)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(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示,圖1為本發(fā)明提供的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存 儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖,該多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器包括硅襯 底1、硅襯底上重?fù)诫s的源導(dǎo)電區(qū)8和漏導(dǎo)電區(qū)9、源漏導(dǎo)電區(qū)之間載流
子溝道上覆蓋的Si02材料介質(zhì)2/高k材料介質(zhì)3/高k或Si02材料介質(zhì) 4復(fù)合隧穿層,復(fù)合隧穿層上覆蓋的納米晶浮柵層5、納米晶浮柵層上覆 蓋的高k材料或Si02材料控制柵介質(zhì)層6,以及控制柵介質(zhì)層上覆蓋的柵 材料層7。
硅襯底1 、 Si02材料介質(zhì)2 /高k材料介質(zhì)3 /高k或Si02材料介質(zhì) 4復(fù)合隧穿層、納米晶浮柵層5、控制柵介質(zhì)層6、柵材料層7構(gòu)成柵堆結(jié) 構(gòu),源導(dǎo)電區(qū)8和漏導(dǎo)電區(qū)9位于柵堆結(jié)構(gòu)兩側(cè)的硅襯底1中。
其中,硅襯底l為p型,用于支撐整個(gè)多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮 柵存儲(chǔ)器。
所述Si02材料介質(zhì)2/高k材料介質(zhì)3/高k或Si02材料介質(zhì)4復(fù)合隧 穿層由第一層Si02材料的隧穿介質(zhì)2、第二層高k材料的隧穿介質(zhì)3和第 三層高k或Si02材料的隧穿介質(zhì)4,按一定厚度比例自Si襯底表面起由
下至上堆疊組成,所述Si02材料介質(zhì)/高k材料介質(zhì)/高k或Si02材料介
質(zhì)復(fù)合隧穿層的總厚度為3nm至30nm。
所述復(fù)合隧穿層中的第一層Si02材料的隧穿介質(zhì)2由Si02材料制作 而成,所述第一層Si02材料的隧穿介質(zhì)2的厚度為lrmi至5nm。
所述復(fù)合隧穿層中的第二層高k材料的隧穿介質(zhì)3由高k材料制作而 成,包括Hf02、 A1203、 Zr02、 Ta205、 La203、 HfAlO和HfTaON中的任 意一種或幾種的組合;所述第二層高k材料的隧穿介質(zhì)3的厚度為lnm至 20nm。
所述復(fù)合隧穿層中的第三層高k或Si02材料的隧穿介質(zhì)4由高k或 Si02材料制作而成,該第三層為Si02材料的隧穿介質(zhì)時(shí)厚度為lnm至 5nm,該第三層為高k材料的隧穿介質(zhì)時(shí)厚度為lnm至10nm,所述高k— 材料包括Hf02、 A1203、 Zr02、 Ta205、 La203、 HfAlO和HfTaON中的任,
意一種。
所述納米晶浮柵層5用作電荷存儲(chǔ)介質(zhì),其材料選用金屬納米晶、化 合物納米晶、半導(dǎo)體納米晶或異質(zhì)復(fù)合納米晶。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;所述化 合物納米晶材料為Hf02、 WN、 CdSe、 CoSi2、 NiSi、 TaSi2、 WS^和HfSiOx 二元、多元化合物中的任意一種;所述半導(dǎo)體納米晶材料為Si或Ge;所 述異質(zhì)復(fù)合納米晶材料為Si/Ge、 TiSb/Si復(fù)合材料中的一種。所述納米晶 的直徑為lnm至10nm,密度為lxl0"cm'2至lxl012cm-2。
所述控制柵介質(zhì)層6由高k材料制作而成,包括H幻2、 A1203、 Zr02、 Ta205、 La203、 HfAlO、 HfTaON中的任意一種;或者由Si02材料制作而 成;所述控制柵介質(zhì)層6的厚度為10nm至50nm。
所述的柵材料層7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;所述多晶硅材料或者金屬材料的柵材料層的厚度至少 為IOO謹(jǐn)。
基于圖1所示的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意 圖,圖2示出了本發(fā)明制作多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)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(zhǎng)一層Si02材料的隧穿介質(zhì); 步驟202:在Si02材料的隧穿介質(zhì)上生長(zhǎng)一層高k材料的隧穿介質(zhì); 步驟203:在高k材料的隧穿介質(zhì)上再生長(zhǎng)一層高k或Si02材料的隧 穿介質(zhì);
步驟204:在高k或Si02材料的隧穿介質(zhì)上生長(zhǎng)納米晶浮柵層; 步驟205:在納米晶浮柵層上沉積高k材料或Si02材料的控制柵介質(zhì)
層;
步驟206:在控制柵介質(zhì)層上沉積多晶硅材料或者金屬材料的柵材料
層;
步驟207:光刻,在柵材料層上的抗蝕劑中形成柵線條圖形; 步驟208:以抗蝕劑上的柵線條圖形為掩??涛g柵材料層、控制柵介 質(zhì)層、納米晶浮柵層、高k或Si02材料介質(zhì)/高k材料介質(zhì)/Si02材料介質(zhì)
復(fù)合隧穿層,形成柵堆結(jié)構(gòu);
步驟209: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210:生長(zhǎng)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(zhǎng)一層SiO2材料的隧穿介質(zhì)對(duì)應(yīng)的
工藝流程如圖3-1所示,圖3-1為依照本發(fā)明實(shí)施例在硅襯底301上生長(zhǎng) 一層Si02材料的隧穿介質(zhì)302的示意圖。步驟201中所述硅襯底為p型硅 襯底;所述生長(zhǎng)Si02材料的隧穿介質(zhì)的方法為熱氧化、原子層沉積ALD、 化學(xué)氣相淀積CVD、電子束蒸發(fā)或者磁控濺射;所述Si02材料的隧穿介 質(zhì)的厚度為lnm至5nm。
與上述步驟202所述在Si02材料的隧穿介質(zhì)上生長(zhǎng)一層高k材料的隧 穿介質(zhì)對(duì)應(yīng)的工藝流程如圖3-2所示,圖3-2為依照本發(fā)明實(shí)施例在Si02 材料的隧穿介質(zhì)302上生長(zhǎng)一層高k材料的隧穿介質(zhì)303的示意圖。步驟 202中所述生長(zhǎng)高k材料的隧穿介質(zhì)的方法為利用磁控濺射、電子束蒸發(fā)、 化學(xué)氣相淀積CVD或原子層淀積ALD;所述高k材料的隧穿介質(zhì)的厚度 為lnm至20nm。
與上述步驟203所述在高k材料的隧穿介質(zhì)上再生長(zhǎng)一層高k或Si02 材料的隧穿介質(zhì)對(duì)應(yīng)的工藝流程如圖3-3所示,圖3-3為依照本發(fā)明實(shí)施 例在高k材料的隧穿介質(zhì)303上再生長(zhǎng)一層高k或Si02材料的隧穿介質(zhì) 304的示意圖。步驟203中所述生長(zhǎng)高k或Si02材料的隧穿介質(zhì)的方法為 原子層沉積ALD、化學(xué)氣相淀積CVD、電子束蒸發(fā)或者磁控濺射;所述 Si02材料的隧穿介質(zhì)的厚度為lnm至5nm,所述高k材料的隧穿介質(zhì)的厚 度為lnm至10nm。
與上述步驟201、 202和203中所述在硅襯底301上生長(zhǎng)一層Si02材 料的隧穿介質(zhì)302,再在Si02材料的隧穿介質(zhì)302上生長(zhǎng)一層高k材料的 隧穿介質(zhì)303,再在高k材料的隧穿介質(zhì)303上再生長(zhǎng)一層高k或Si02材 料的隧穿介質(zhì)304的目的是形成復(fù)合隧穿層,用于隔離硅襯底和用作電荷 存儲(chǔ)層的浮柵層,同時(shí)綜合提高存儲(chǔ)器的寫入/擦除速度、寫入/擦除電壓、
保持時(shí)間、穩(wěn)定性、集成密度等存儲(chǔ)性能指標(biāo)。所述生長(zhǎng)的第一層Si02 材料的隧穿介質(zhì)、第二層高k材料的隧穿介質(zhì)和第三層高k或Si02材料的 隧穿介質(zhì)按一定厚度比例自Si襯底表面起由下向上堆疊組成所述多介質(zhì) 復(fù)合隧穿層,所述Si02材料介質(zhì)/高k材料介質(zhì)/高k或Si02材料介質(zhì)復(fù)
合隧穿層的總厚度為3nm至30nm。
與上述步驟204所述在SiO2材料的隧穿介質(zhì)上生長(zhǎng)一層納米晶浮柵層 對(duì)應(yīng)的工藝流程如圖3-4所示,圖3-4為依照本發(fā)明實(shí)施例在Si02材料的 隧穿介質(zhì)304上生長(zhǎng)一層納米晶顆粒305的示意圖。步驟204中所述在SiO2 材料的隧穿介質(zhì)上生長(zhǎng)一層納米晶顆粒的目的是用作電荷存儲(chǔ)介質(zhì);所述 形成納米晶顆粒的方法為利用濺射或蒸發(fā)的方法在Si02材料介質(zhì)表面生 長(zhǎng)一層1到10nm厚度的金屬、化合物或者硅、鍺薄膜,再根據(jù)不同薄膜 材料的高溫特性,在相應(yīng)不同的溫度快速退火5秒至90秒,使薄膜材料 在Si02介質(zhì)表面結(jié)晶,從而形成納米晶顆粒作為浮柵層。
與上述步驟205所述在納米晶浮柵層上沉積一層控制柵介質(zhì)層對(duì)應(yīng)的 工藝流程如圖3-5所示,圖3-5為依照本發(fā)明實(shí)施例在納米晶顆粒305上 沉積一層控制柵介質(zhì)層306的示意圖。步驟205中所述在納米晶浮柵層上 沉積控制柵介質(zhì)層的方法為利用化學(xué)氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、 電子束蒸發(fā)或磁控濺射;所述沉積的高k材料或者Si02材料控制柵介質(zhì)層 的厚度為10nm至50nm。
與上述步驟206所述在控制柵介質(zhì)層上沉積一層?xùn)挪牧蠈訉?duì)應(yīng)的工藝 流程如圖3-6所示,圖3-6為依照本發(fā)明實(shí)施例在控制柵介質(zhì)層306上沉 積一層?xùn)挪牧蠈?07的示意圖。步驟206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、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(zhǎng)一層多晶硅或者金屬薄膜;所 述薄膜的厚度至少為100nm。
上述歩驟207—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(duì)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(duì)應(yīng)的工藝流程如圖3-7
所示,圖3-7為依照本發(fā)明實(shí)施例在柵材料307表面涂敷一層抗蝕劑308 并前烘的示意圖。所述抗蝕劑308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(duì)應(yīng)的 前烘條件為采用熱板在0(TC下烘烤IOO秒;所述SAL601負(fù)性電子抗 蝕劑的厚度為500nm,對(duì)應(yīng)的前烘條件為采用熱板在105。C溫度下烘烤 2分鐘。
與上述對(duì)所涂敷的抗蝕劑進(jìn)行曝光、顯影和定影形成柵圖形對(duì)應(yīng)的工 藝流程如圖3-8所示,圖3-8為依照本發(fā)明實(shí)施例對(duì)所涂敷的抗蝕劑308 進(jìn)行曝光、顯影和定影形成柵線條圖形309的示意圖。光刻后形成的柵結(jié) 構(gòu)的線條寬度即柵長(zhǎng)為20nm至2000nm。
所述對(duì)所涂敷的AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑308進(jìn)行曝光、顯影和定影 形成柵線條圖形309的具體工藝步驟包括對(duì)AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑308 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 115。C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(1Microposit35h 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)抗蝕齊」柵線條圖形的寬度為 500nm至2000nm。
所述對(duì)所涂敷的SAL601負(fù)性電子束抗蝕劑308進(jìn)行曝光、顯影和定 影形成柵線條圖形309的具體工藝步驟包括對(duì)SAL601負(fù)性電子抗蝕劑 308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(duì)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208中所述以柵線條圖形為掩??涛g柵材料層、控制柵介質(zhì) 層、納米晶浮柵層、高k或Si02材料介質(zhì)/高k材料介質(zhì)/ Si02材料介質(zhì)復(fù) 合隧穿層,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模依次 刻蝕柵材料層、控制柵介質(zhì)層、納米晶浮柵層、高k或Si02材料介質(zhì)/高k 材料介質(zhì)/Si02材料介質(zhì)復(fù)合隧穿層,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、納米晶
浮柵層、高k或Si02材料介質(zhì)/高k材料介質(zhì)/ Si02材料介質(zhì)復(fù)合隧穿層對(duì) 應(yīng)的工藝流程如圖3-9所示,圖3-9為依照本發(fā)明實(shí)施例利用抗蝕劑圖形 309為掩??涛g柵材料層307、控制柵介質(zhì)層306、納米晶浮柵層305、高 k或Si02材料介質(zhì)304/高k材料介質(zhì)303/SiO2材料介質(zhì)302復(fù)合隧穿層的 示意圖。圖3-9中,310、 311、 312、 313、 314、 315分別為被刻蝕后的第 一層Si02材料的隧穿介質(zhì)、第二層高k材料的隧穿介質(zhì)、第三層高k或 Si02材料的隧穿介質(zhì)、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??涛g柵材料層、控制柵介質(zhì)層、納米晶浮柵層、高k 或Si02材料介質(zhì)/高k材料介質(zhì)/Si02材料介質(zhì)復(fù)合隧穿層形成柵堆結(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方法依次刻蝕多晶硅或者金屬柵材料層、高k材料或者 Si02材料控制柵介質(zhì)層、納米晶浮柵層、高k或Si02材料介質(zhì)/高k材料 介質(zhì)/Si02材料介質(zhì)復(fù)合隧穿層。
與上述去膠形成柵堆結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的工藝流程如圖3-10所示,圖3-10為 依照本發(fā)明實(shí)施例去除抗蝕劑309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209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(duì)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(duì)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)抗蝕劑并前堪對(duì)應(yīng)的工藝流程如圖
3-11所示,圖3-11為依照本發(fā)明實(shí)施例涂敷一層AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑 316并前烘的示意圖。所述所涂敷AZ9912正性光學(xué)抗蝕劑316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(duì)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(duì)應(yīng)的工藝流程如圖3-12所示,圖3-12為依照本 發(fā)明實(shí)施例對(duì)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3-12中,317為曝光后的AZ9912正 性光學(xué)抗蝕劑,318、 319分別為曝光形成的源、漏區(qū)域圖形。所述對(duì)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(duì)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(duì) 應(yīng)的工藝流程如圖3-13所示,圖3-13為依照本發(fā)明實(shí)施例對(duì)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3-13中,320、 321分別為離子注入所形成的源、漏。所述對(duì)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P"+離 子,注入能量為50keV,注入劑量為lxlOl8cm—2。
與上述去膠、并快速退火對(duì)應(yīng)的工藝流程如圖3-14所示,圖3-14為 依照本發(fā)明實(shí)施例去除抗蝕劑317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110(TC溫度下快速退火10秒。
上述步驟210中所述生長(zhǎng)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(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)的工藝流程如圖3-15所示,圖3-15 為依照本發(fā)明實(shí)施例淀積一層絕緣介質(zhì)層322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 方法為化學(xué)氣相淀積CVD、電子束蒸發(fā)或磁控濺射。
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(duì)應(yīng)的 工藝流程如圖3-16所示,圖3-16為依照本發(fā)明實(shí)施例涂敷AZ9912正性 光學(xué)抗蝕劑323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(duì)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IO(TC下前烘100秒。
與上述在對(duì)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(duì)應(yīng)的工藝流程如圖3-17所示, 圖3-17為依照本發(fā)明實(shí)施例對(duì)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3-17中,324、 325、 326中分別為在柵、 源、漏上方形成的接觸孔圖形。所述對(duì)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(duì)應(yīng)的工藝流程如圖3-18所示,圖3-18為 依照本發(fā)明實(shí)施例利用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3-18中,327為被腐蝕后的絕緣介質(zhì)層薄膜, 328、 329、 330分別為腐蝕絕緣介質(zhì)層薄膜后露出的柵、源、漏材料。所 述腐蝕絕緣介遞薄膜的方法為利用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+H20)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(duì)應(yīng)的工藝流程如圖3-19 所示,圖3-19為依照本發(fā)明實(shí)施例在露出的源、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331作為金屬電極材 料的示意圖。所述Al-P/。Si薄膜的厚度為l[rni,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(duì)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(duì)應(yīng)的 工藝流程如圖3-20所示,圖3-20為依照本發(fā)明實(shí)施例剝離并對(duì)對(duì)剩余的 金屬電極進(jìn)行退火處理的示意圖。圖3-20中,332、 333、 334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400。C下在N2氣氛中退火處理5分鐘;然后在400。C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(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果迸行 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、一種多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器,其特征在于,該存儲(chǔ)器包括硅襯底(1)、硅襯底上重?fù)诫s的源導(dǎo)電區(qū)(8)和漏導(dǎo)電區(qū)(9)、源漏導(dǎo)電區(qū)之間載流子溝道上覆蓋的SiO2材料介質(zhì)(2)/高k材料介質(zhì)(3)/高k或SiO2材料介質(zhì)(4)復(fù)合隧穿層,復(fù)合隧穿層上覆蓋的納米晶浮柵層(5)、納米晶浮柵層上覆蓋的高k材料或SiO2材料控制柵介質(zhì)層(6)以及控制柵介質(zhì)層上覆蓋的柵材料層(7)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器, 其特征在于,所述Si02材料介質(zhì)(2) /高k材料介質(zhì)(3) /高k或Si02 材料介質(zhì)(4)復(fù)合隧穿層由第一層Si02材料的隧穿介質(zhì)(2)、第二層高 k材料的隧穿介質(zhì)(3)和第三層高k或Si02材料的隧穿介質(zhì)(4),按一 定厚度比例自Si襯底表面起由下至上堆疊組成,所述Si02材料介質(zhì)(2) /高k材料介質(zhì)(3) /高k或Si02材料介質(zhì)(4)復(fù)合隧穿層的總厚度為 3nm至30nm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器, 其特征在于,所述復(fù)合隧穿層中的第一層Si02材料的隧穿介質(zhì)(2)由Si02 材料制作而成,所述第一層Si02材料的隧穿介質(zhì)(2)的厚度為lnm至5nm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器, 其特征在于,所述復(fù)合隧穿層中的第二層高k材料的隧穿介質(zhì)(3)由高k 材料制作而成,包括Hf02、 A1203、 Zr02、 Ta205、 La203、 HfAlO和H汀aON 中的任意一種或幾種的組合;所述第二層高k材料的隧穿介質(zhì)(3)的厚 度為lnm至20nm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器, 其特征在于,所述復(fù)合隧穿層中的第三層高k或Si02材料的隧穿介質(zhì)(4) 由高k材料或Si02材料制作而成,該第三層為Si02材料隧穿介質(zhì)時(shí)厚度 為lnm至5nm,該第三層為高k材料隧穿介質(zhì)時(shí)厚度為lnm至10nm,所 述高k材料包括HfD2、 A1203、 Zr02、 Ta205、 La203、 HfAlO和HfTaON 中的任意一種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器, 其特征在于,所述納米晶浮柵層(5)的材料選用金屬納米晶,或化合物 納米晶,或半導(dǎo)體納米晶,或異質(zhì)復(fù)合納米晶;所述納米晶的直徑為lnm 至10nm,密度為lxl0"cm—2至lxl012cm-2。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器, 其特征在于,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;所述化合物納米晶材料為Hf02、 WN、 CdSe、 CoSi2、 NiSi、 TaSi2、 WSi2和HfSiOx 二元、多元化合物中的任意一 種;所述半導(dǎo)體納米晶材料為Si或Ge;所述異質(zhì)復(fù)合納米晶材料為Si/Ge、 TiSi2/Si復(fù)合材料中的任意一種。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器, 其特征在于,所述控制柵介質(zhì)層(6)由高k材料制作而成,包括Hf02、 A1203、 Zr02、 Ta205、 La203、 HfAlO、 HfTaON中的任意一種;或者由Si02 材料制作而成;所述控制柵介質(zhì)層的厚度為10nm至50nm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器, 其特征在于,所述的柵材料層(7)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。
10、 一種多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器的制作方法,其特征 在于,該方法包括A、 在硅襯底上生長(zhǎng)一層Si02材料的隧穿介質(zhì);B、 在Si02材料的隧穿介質(zhì)上生長(zhǎng)一層高k材料的隧穿介質(zhì);C、 在高k材料的隧穿介質(zhì)上再生長(zhǎng)一層高k或Si02材料的隧穿介質(zhì);D、 在高k或Si02材料的隧穿介質(zhì)上生長(zhǎng)納米晶浮柵層;E、 在納米晶浮柵層上沉積高k材料或Si02材料的控制柵介質(zhì)層;F、 在控制柵介質(zhì)層上沉積多晶硅材料或者金屬材料的柵材料層;G、 光刻,在柵材料層上的抗蝕劑中形成柵線條圖形;H、 以柵線條圖形為掩??涛g柵材料層、控制柵介質(zhì)層、納米晶浮柵 層、高k或Si02材料介質(zhì)/高k材料介質(zhì)/Si02材料介質(zhì)復(fù)合隧穿層,形成柵堆結(jié)構(gòu);I、 光刻、離子注入,在柵線條兩側(cè)硅襯底中形成源導(dǎo)鬼區(qū)和漏導(dǎo)電區(qū); J、生長(zhǎng)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。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器 的制作方法,其特征在于,步驟A中所述生長(zhǎng)Si02材料的隧穿介質(zhì)的方法為熱氧化、原子層沉積ALD、化學(xué)氣相淀積CVD、電子束蒸發(fā)或者 磁控濺射;所述Si02材料的隧穿介質(zhì)的厚度為lnm至5nm。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器 的制作方法,其特征在于,步驟B中所述生長(zhǎng)高k材料的隧穿介質(zhì)的方法 為化學(xué)氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、電子束蒸發(fā)或者磁控濺射; 所述高k材料的隧穿介質(zhì)的厚度為lnm至20nm。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器 的制作方法,其特征在于,步驟C中所述生長(zhǎng)高k或Si02材料的隧穿介 質(zhì)的方法為原子層沉積ALD、化學(xué)氣相淀積CVD、電子束蒸發(fā)或者磁 控濺射;所述Si02材料的隧穿介質(zhì)的厚度為lnm至5nm,所述高k材料 的隧穿介質(zhì)的厚度為lnm至10nm。
14、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器 的制作方法,其特征在于,步驟A、步驟B和步驟C中所述的Si02材料 的隧穿介質(zhì)/高k材料的隧穿介質(zhì)/高k或Si02材料的隧穿介質(zhì)按一定厚度 比例堆疊組成所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層,所述多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的總厚度 為3nm至30nm。
15、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器的制作方法,其特征在于,步驟D中所述生長(zhǎng)納米晶浮柵層的方法為采用濺射或蒸發(fā)在高k或Si02材料隧穿介質(zhì)上鍍膜,然后對(duì)形成的薄膜材料 進(jìn)行高溫快速熱處理,使薄膜材料結(jié)晶,形成納米晶顆粒。
16、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器 的制作方法,其特征在于,步驟E中所述沉積高k材料或者Si02材料的 控制柵介質(zhì)層的方法為化學(xué)氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、電子束 蒸發(fā)或者磁控濺射;所述沉積的高k材科或者Si02材料的控制柵介質(zhì)層的 厚度為10nm至50nm。
17、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器 的制作方法,其特征在于,步驟F中所述沉積多晶硅材料或者金屬材料的柵材料層的方法為化學(xué)氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、電子束蒸發(fā) 或者磁控濺射;所述沉積的多晶硅材料或者金屬材料的柵材料層的厚度至 少為100nm。
18、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器 的制作方法,其特征在于,步驟G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(zhǎng)為20nm至2000nm;所述光學(xué)光刻的具體工藝步驟包括在柵材料層表面涂敷一層厚度為 1.5(im的AZ5214負(fù)性光學(xué)抗蝕劑,對(duì)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(duì)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1Microposit351: 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2000誰;所述電子束光刻的具體工藝步驟包括在柵材料表面涂敷一層厚度為500nm的SAL601負(fù)性電子抗蝕劑,對(duì)所涂敷的SAL601負(fù)性電子抗蝕劑 用熱板在105。C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(duì)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。
19、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器的制作方法,其特征在于,所述步驟H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方法依次刻蝕柵材料層、控制柵介質(zhì)層、納米晶浮柵層、高k或Si02材料介質(zhì)/高k材料介質(zhì)/ Si02材料介質(zhì)復(fù)合隧穿層,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。
20、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器的制作方法,其特征在于,所述步驟I包括在表面涂敷一層厚度為1.5|im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)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多介質(zhì)復(fù)合隧穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器 的制作方法,其特征在于,步驟J中所述生長(zhǎng)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首先,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L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;下一步,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;再下一步,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-"/。Si薄膜的厚度為l拜;然后,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;最后,對(duì)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;-J 述對(duì)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40CTC溫度下在N2/H2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)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域,公開了一種多介質(zhì)復(fù)合遂穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器,包括硅襯底、硅襯底上重?fù)诫s的源和漏導(dǎo)電區(qū)、源漏導(dǎo)電區(qū)之間載流子溝道上覆蓋的SiO<sub>2</sub>材料介質(zhì)/高k材料介質(zhì)/高k或SiO<sub>2</sub>材料介質(zhì)復(fù)合隧穿層、復(fù)合隧穿層上覆蓋的納米晶浮柵層、納米晶浮柵層上覆蓋的高k材料或SiO<sub>2</sub>材料控制柵介質(zhì)層、控制柵介質(zhì)層上覆蓋的柵材料層。本發(fā)明同時(shí)公開了一種多介質(zhì)復(fù)合遂穿層的納米晶浮柵存儲(chǔ)器的制作方法。本發(fā)明綜合改善了浮柵存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)性能,提高了編程/擦除速度和耐受性、數(shù)據(jù)保持特性,降低了編程/擦除電壓和操作功耗,折衷了編程/擦除效率和數(shù)據(jù)保持的矛盾,提高了集成度,且制作工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H01L29/788GK101383379SQ200710121370
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2007年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月5日
發(fā)明者明 劉, 李志剛, 楊清華, 管偉華, 媛 胡, 龍世兵 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
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