一種快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在與非型(NAND)快閃存儲(chǔ)器中，一般利用隧穿效應(yīng)(Fowler-Nordheimtunneling)實(shí)現(xiàn)編程和擦除功能。隨著編程和擦除的次數(shù)增多，隧道氧化物層會(huì)逐漸劣化，從而造成快閃存儲(chǔ)器信賴性方面的問(wèn)題。在半導(dǎo)體器件中，柵極氧化物扮演著重要的角色，而不同于常規(guī)晶體管的柵極氧化物，快閃存儲(chǔ)器的隧道絕緣層本身作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，要求具有極高的薄膜特性。
[0003]傳統(tǒng)的制作方法通常是在形成隧道絕緣層后，利用N2O氣體或者NO氣體實(shí)施退火處理，以在隧道氧化物層和半導(dǎo)體襯底的界面上形成一定濃度的氮累積層，來(lái)改善薄膜特性。但仍難以達(dá)到高信賴性的要求。目前業(yè)界也有采用類似技術(shù)的，通常，隧道氧化物層生長(zhǎng)溫度大都在800攝氏度以上，等離子體氮化處理的溫度也在800攝氏度以上，退火氣體一般選擇N2O氣體，退火溫度也在900攝氏度以上。
[0004]但是，這種制作方法最大的缺點(diǎn)是過(guò)高溫度的熱處理以及熱處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，破壞了原有注入離子的分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法，以達(dá)到改善隧道絕緣層特性的目的。
[0006]本發(fā)明提供了一種快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法，所述方法包括:
[0007]提供襯底；
[0008]在700至800攝氏度下在所述襯底上形成隧道氧化物層；
[0009]在400至550攝氏度下對(duì)所述隧道氧化物層的表面進(jìn)行等離子體氮化處理，以形成氮化層；
[0010]在700至800攝氏度下對(duì)所述隧道氧化物層進(jìn)行退火處理，以在所述隧道氧化物層和襯底的界面形成氮累積層。
[0011]本發(fā)明提出了一種快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法，通過(guò)降低形成隧道氧化物層、氮化層以及氮累積層的溫度，能夠最小化熱處理對(duì)原有注入離子分布的影響，并提高器件的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法的流程圖；
[0013]圖2a_圖2c是本發(fā)明實(shí)施例提供的快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖中的附圖標(biāo)記所分別指代的技術(shù)特征為:
[0015]201、襯底；202、隧道氧化物層；203、氮化層；204、氮累積層。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的方法包括:
[0018]步驟101，在700至800攝氏度下在所述襯底上形成隧道氧化物層。
[0019]圖2a是本發(fā)明實(shí)施例提供的快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法在本步驟中對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖。參照?qǐng)D2a，在700至800攝氏度下在所述襯底201上形成隧道氧化物層202。
[0020]在本實(shí)施例中，可選的，在形成隧道氧化物層202之前所述方法還包括對(duì)所述襯底201進(jìn)行阱離子注入和閾值電壓離子注入。
[0021]進(jìn)一步的，所述方法還可以包括:
[0022]進(jìn)行阱離子注入和閾值電壓離子注入之前，在所述襯底201上形成犧牲氧化物層，以保護(hù)襯底，能夠最小化阱離子注入和閾值電壓離子注入對(duì)襯底上原有離子分布的影響；在阱離子注入和閾值電壓離子注入之后，利用氫氟酸HF和H2O的混合液去除所述犧牲氧化物層。進(jìn)一步的，對(duì)襯底進(jìn)行清洗處理以去除可能的自然氧化物，清洗藥液采用稀釋的氫氟酸(DHF)藥液。同時(shí)，為提高器件性能，有時(shí)需要通過(guò)鹽酸、臭氧和水的混合液，去除可能附著在襯底表面的金屬雜質(zhì)。
[0023]進(jìn)一步的，所述形成隧道氧化物層202的方法可以為干氧法或者濕氧法。所述隧道氧化物層202的厚度為7至9納米。
[0024]另外，為提高隧道氧化物層的氧化速度及可靠性，可以在反應(yīng)物中添加Cl2或者4-10% 的 HCl。
[0025]步驟102，在400至550攝氏度下對(duì)所述隧道氧化物層的表面進(jìn)行等離子體氮化處理，以形成氮化層。
[0026]圖2b是本發(fā)明實(shí)施例提供的快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法在本步驟中對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖。參照?qǐng)D2b，在400至550攝氏度下對(duì)所述隧道氧化物層202的表面進(jìn)行等離子體氮化處理，以形成氮化層203。
[0027]在本實(shí)施例中，可選的，所述對(duì)所述隧道氧化物層202的表面進(jìn)行等離子體氮化處理采用縫隙平面天線(Slot Plane Antenna, SPA)工藝。進(jìn)一步地,縫隙平面天線(SlotPlane Antenna, SPA)工藝是在Ar和N2的氛圍中進(jìn)行的。與傳統(tǒng)的爐管工藝相比，SPA工藝的處理溫度較低，處理時(shí)間較短。
[0028]另外，所述對(duì)所述隧道氧化物層202的表面進(jìn)行等離子體氮化處理的其他工藝條件還可以包括:操作設(shè)備的功率范圍為1000至1500W，N原子濃度范圍為IE14?lE16atoms/
2
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[0029]經(jīng)過(guò)上述等離子體氮化處理后，在隧道氧化物層的表面就形成很薄的一層氮化層203?，F(xiàn)有技術(shù)形成氮化層的工藝溫度大都在800度以上，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例中的工藝溫度較低，且縮短了處理時(shí)間，有利于提高隧道氧化物層的可靠性。
[0030]步驟103，在700至800攝氏度下對(duì)所述隧道氧化物層進(jìn)行退火處理，以在所述隧道氧化物層和襯底的界面形成氮累積層。
[0031]圖2c是本發(fā)明實(shí)施例提供的快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法在本步驟中對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖。參照?qǐng)D2c，在700至800攝氏度下對(duì)所述隧道氧化物層202進(jìn)行退火處理，以在所述隧道氧化物層202和襯底201的界面形成氮累積層204。
[0032]在本實(shí)施例中，可選的，所述在700至800攝氏度下對(duì)所述隧道氧化物層202進(jìn)行退火處理的反應(yīng)氛圍為一氧化氮?dú)怏w。所述對(duì)所述隧道氧化物層202進(jìn)行退火處理的時(shí)間為20至40分鐘。
[0033]另外，對(duì)所述隧道氧化物層202進(jìn)行退火處理的其他工藝條件還可以包括:反應(yīng)的壓力范圍為40至60kPa。經(jīng)過(guò)上述退火處理后，就能夠在隧道氧化物202和襯底201的界面形成了一定濃度的氮累積層204?，F(xiàn)有技術(shù)的退火氣體大都選擇N2O,退火溫度也在900度以上，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例中選擇NO作為退火氣體，退火的溫度較低，能夠減小熱處理對(duì)原有注入離子的分布的破壞，提高氮累積層的可靠性，進(jìn)而提高器件的可靠性。
[0034]在上述步驟之后，就形成了快閃存儲(chǔ)器的隧道絕緣層結(jié)構(gòu)。在形成上述隧道絕緣層結(jié)構(gòu)之后，可以繼續(xù)在所述隧道絕緣層結(jié)構(gòu)上面形成多晶硅層，來(lái)作為快閃存儲(chǔ)器的浮動(dòng)?xùn)艠O。
[0035]本實(shí)施例提供的快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法，通過(guò)降低形成隧道氧化物層、氮化層以及氮累積層的溫度，能夠最小化熱處理對(duì)原有注入離子分布的影響，并提高器件的可靠性。
[0036]注意，上述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過(guò)以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其它等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法，其特征在于，包括: 提供襯底； 在700至800攝氏度下在所述襯底上形成隧道氧化物層； 在400至550攝氏度下對(duì)所述隧道氧化物層的表面進(jìn)行等離子體氮化處理，以形成氮化層； 在700至800攝氏度下對(duì)所述隧道氧化物層進(jìn)行退火處理，以在所述隧道氧化物層和襯底的界面形成氮累積層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在形成隧道氧化物層之前，所述方法還包括對(duì)所述襯底進(jìn)行阱離子注入和閾值電壓離子注入。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 進(jìn)行阱離子注入和閾值電壓離子注入之前，在所述襯底上形成犧牲氧化物層，以保護(hù)襯底；在阱離子注入和閾值電壓離子注入之后，利用HF和H2O的混合液去除所述犧牲氧化物層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成隧道氧化物層的方法為干氧法或者濕氧法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述隧道氧化物層的厚度為7至9納米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述隧道氧化物層的表面進(jìn)行等離子體氮化處理采用縫隙平面天線SPA工藝。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述縫隙平面天線工藝是在Ar和N2的氛圍中進(jìn)行的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在700至800攝氏度下對(duì)所述隧道氧化物層進(jìn)行退火處理的反應(yīng)氛圍為一氧化氮?dú)怏w。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述隧道氧化物層進(jìn)行退火處理的時(shí)間為20至40分鐘。
10.一種快閃存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的快閃存儲(chǔ)器的隧道絕緣層的制作方法。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法，所述方法包括：提供襯底；在700至800攝氏度下在所述襯底上形成隧道氧化物層；在400至550攝氏度下對(duì)所述隧道氧化物層的表面進(jìn)行等離子體氮化處理，以形成氮化層；在700至800攝氏度下對(duì)所述隧道氧化物層進(jìn)行退火處理，以在所述隧道氧化物層和襯底的界面形成氮累積層。本發(fā)明能夠最小化熱處理對(duì)原有注入離子分布的影響，提高器件的可靠性。
【IPC分類】H01L21-3105, H01L21-28
【公開(kāi)號(hào)】CN104733296
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310723662
【發(fā)明人】于法波
【申請(qǐng)人】北京兆易創(chuàng)新科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2013年12月24日