一種提高存儲器單元的數據保持力的方法與流程
2023-05-28 08:21:41
本發明涉及半導體製造領域，而且本發明涉及具體涉及存儲器製造領域，更具體地說，本發明涉及一種能夠有效地提高存儲器單元的數據保持力的方法。
背景技術：
快閃記憶體以其便捷，存儲密度高，可靠性好等優點成為非揮發性存儲器中研究的熱點。從二十世紀八十年代第一個快閃記憶體產品問世以來，隨著技術的發展和各類電子產品對存儲的需求，快閃記憶體被廣泛用於手機，筆記本，掌上電腦和U盤等移動和通訊設備中。
快閃記憶體為一種非易失性存儲器，其運作原理是通過改變電晶體或存儲單元的臨界電壓來控制門極通道的開關以達到存儲數據的目的，使存儲在存儲器中的數據不會因電源中斷而消失，而快閃記憶體為電可擦除且可編程的只讀存儲器的一種特殊結構。如今快閃記憶體已經佔據了非揮發性半導體存儲器的大部分市場份額，成為發展最快的非揮發性半導體存儲器。
一般而言，快閃記憶體為分柵結構或堆疊柵結構或兩種結構的組合。分柵式快閃記憶體由於其特殊的結構，相比堆疊柵快閃記憶體在編程和擦除的時候都體現出其獨特的性能優勢，因此分柵式結構由於具有高的編程效率，字線的結構可以避免「過擦除」等優點，應用尤為廣泛。
如圖2所示，其為現有技術中的一種分柵結構存儲器陣列中相鄰存儲單元的結構示意圖，存儲單元包括襯底10，形成在襯底10中的源極和漏極(未具體示出)，及位於所述襯底上的浮柵結構20，兩個浮柵結構20之間具有源極多晶矽30，浮柵結構20側部形成有浮柵隔離側牆40。
另一方面，對於存儲器製造，存儲器單元(例如快閃記憶體單元，尤其是嵌入式快閃記憶體(embedded flash，e-flash))的浮柵的隔離側牆一般採用SiH2Cl2作為氣體源來形成二氧化矽SiO2，其中的反應化學式為：
SiH2Cl2(g)+2N2O(g)→SiO2(s)+N2(g)+HCl(g)。
在上述工藝過程中，氯元素的濃度對於晶圓製造的存儲器單元的數據保持力(Data Retention)很關鍵，這是因為氯會引起源極多晶矽和浮柵之間的洩露路徑。
因此，隨著快閃記憶體應用領域的擴展，在本領域中期望的是，希望能夠提供一種提高存儲器單元的數據保持力的方法。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種能夠有效地提高存儲器單元的數據保持力的方法。
為了實現上述技術目的，根據本發明，提供了一種提高存儲器單元的數據保持力的方法，包括依次執行的下述步驟：
第一步驟：在晶圓中製造存儲器單元的工藝中，執行到浮柵的隔離側牆的沉積步驟；
第二步驟：對晶圓執行快速熱氧化處理；
第三步驟：執行在晶圓中製造存儲器單元的工藝的後續步驟以得到製成的存儲器單元。
優選地，在所述提高存儲器單元的數據保持力的方法中，在第一步驟中，所述浮柵的隔離側牆的沉積步驟採用SiH2Cl2作為氣體源來形成二氧化矽SiO2。
優選地，在所述提高存儲器單元的數據保持力的方法中，在第一步驟中，所述浮柵的隔離側牆的沉積步驟的反應化學式為：
SiH2Cl2+2N2O→SiO2+N2+HCl。
優選地，在所述提高存儲器單元的數據保持力的方法中，所述存儲器單元是快閃記憶體單元。
優選地，在所述提高存儲器單元的數據保持力的方法中，所述存儲器單元是嵌入式快閃記憶體單元。
優選地，在所述提高存儲器單元的數據保持力的方法中，所述存儲器單元是0.13um的嵌入式快閃記憶體單元。
優選地，在所述提高存儲器單元的數據保持力的方法中，在第二步驟中，快速熱氧化處理的處理溫度介於800℃至1100℃之間。
優選地，在所述提高存儲器單元的數據保持力的方法中，在第二步驟中，快速熱氧化處理的處理溫度為1000℃。
優選地，在所述提高存儲器單元的數據保持力的方法中，在第二步驟中，快速熱氧化處理的處理時間介於60秒至120秒之間。
優選地，在所述提高存儲器單元的數據保持力的方法中，在第二步驟中，快速熱氧化處理的處理時間為90秒。
本發明提供了一種提高存儲器單元的數據保持力的工藝方法，通過在浮柵的隔離側牆的沉積工藝步驟後加上快速熱氧化(rapid thermal oxidation，RTO)工藝可以有效提高浮柵的隔離側牆的膜質，進而有效改善數據保持力。
附圖說明
結合附圖，並通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解並且更容易地理解其伴隨的優點和特徵，其中：
圖1示意性地示出了根據本發明優選實施例的提高存儲器單元的數據保持力的方法的流程圖。
圖2所示是現有技術中的一種分柵結構存儲器陣列中相鄰存儲單元的結構示意圖。
需要說明的是，附圖用於說明本發明，而非限制本發明。注意，表示結構的附圖可能並非按比例繪製。並且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
具體實施方式
為了使本發明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發明的內容進行詳細描述。
本發明提供了一種提高存儲器單元的數據保持力的工藝方法，通過在浮柵的隔離側牆的沉積工藝步驟後加上快速熱氧化工藝可以有效提高浮柵的隔離側牆的膜質，進而有效改善數據保持力。
下面將結合附圖來描述本發明的具體優選實施例。
圖1示意性地示出了根據本發明優選實施例的提高存儲器單元的數據保持力的方法的流程圖。
具體地，如圖1所示，根據本發明優選實施例的提高存儲器單元的數據保持力的方法包括依次執行的下述步驟：
第一步驟S1：在晶圓中製造存儲器單元的工藝中，執行到浮柵的隔離側牆的沉積步驟；
優選地，在第一步驟S1中，所述浮柵的隔離側牆的沉積步驟採用SiH2Cl2作為氣體源來形成二氧化矽SiO2。
而且優選地，在第一步驟S1中，所述浮柵的隔離側牆的沉積步驟的反應化學式為：
SiH2Cl2(g)+2N2O(g)→SiO2(s)+N2(g)+HCl(g)。
優選地，所述存儲器單元是快閃記憶體單元。進一步優選地，所述存儲器單元是嵌入式快閃記憶體單元。
例如，優選地，所述存儲器單元是0.13um的嵌入式快閃記憶體單元。當然，本發明並不局限於0.13um的嵌入式快閃記憶體單元，對於其他存儲器單元也同樣適用。
而且，優選地，所述存儲器單元是分柵快閃記憶體單元。
第二步驟S2：對晶圓執行快速熱氧化處理；
其中，快速熱處理是一種升溫速度非常快的、保溫時間很短的熱處理方式。快速熱處理的升溫速率一般能達到10～100攝氏度每秒。在半導體工藝中，例如一般採用紅外滷素燈或者電阻棒加熱，加熱時電流很大，功率很大。實驗室一般採用專門的快速熱處理爐進行實驗。快速熱處理是半導體製造中的一道工藝，可以用於離子注入後的雜質快速激活、快速熱氧化等。快速熱處理能大量節省熱處理時間和降低生產成本，是熱處理上的一次革新。
優選地，在第二步驟S2中，快速熱氧化處理的處理溫度介於900℃至1100℃之間。例如，優選地，在具體示例中，在第二步驟S2中，快速熱氧化處理的處理溫度為1000℃。
優選地，在第二步驟S2中，快速熱氧化處理的處理時間介於60秒至120秒之間。例如，優選地，在具體示例中，在第二步驟S2中，快速熱氧化處理的處理時間為90秒。
第三步驟S3：執行在晶圓中製造存儲器單元的工藝的後續步驟以得到製成的存儲器單元。
根據本發明優選實施例的提高存儲器單元的數據保持力的方法可有利地用於快閃記憶體單元(尤其是嵌入式快閃記憶體單元或者分柵快閃記憶體單元，例如0.13um的嵌入式快閃記憶體單元)的製造。
由此，本發明提供了一種提高存儲器單元的數據保持力的工藝方法，通過在浮柵的隔離側牆的沉積工藝步驟後加上快速熱氧化工藝可以有效提高浮柵的隔離側牆的膜質，進而有效改善數據保持力。
例如，根據本發明優選實施例的提高存儲器單元的數據保持力的方法可用於製造圖2所示的分柵結構存儲器陣列的存儲單元。其中存儲單元包括襯底10，形成在襯底10中的源極和漏極(未具體示出)，及位於所述襯底上的浮柵結構20，兩個浮柵結構20之間具有源極多晶矽30，浮柵結構20側部形成有浮柵隔離側牆40。其中在柵極結構中，需要形成浮柵隔離側牆40，即可採用根據本發明優選實施例的提高存儲器單元的數據保持力的方法。
在具體示例中，首先在晶圓中製造0.13um的嵌入式快閃記憶體單元的工藝中，執行到浮柵的隔離側牆的沉積步驟；其中，所述浮柵的隔離側牆的沉積步驟採用SiH2Cl2作為氣體源來形成二氧化矽SiO2。而且，所述浮柵的隔離側牆的沉積步驟的反應化學式為：SiH2Cl2(g)+2N2O(g)→SiO2(s)+N2(g)+HCl(g)。
隨後，對晶圓執行快速熱氧化處理，其中快速熱氧化處理的處理溫度為1000℃，而且快速熱氧化處理的處理時間為90秒。
此後，執行在晶圓中製造0.13um的嵌入式快閃記憶體單元的工藝的後續步驟以得到製成的存儲器單元。
當然，本發明並不局限於0.13um的嵌入式快閃記憶體單元，對於其他存儲器單元也同樣適用。
發明人對本發明的方法進行了測試，與現有技術的工藝進行對比，通過實驗測試發現，在增加快速熱氧化工藝以後，存儲器單元的數據保持力提高了35％。
可以看出，本發明提供了一種提高存儲器單元的數據保持力的工藝方法，通過在浮柵的隔離側牆的沉積工藝步驟後加上快速熱氧化工藝可以有效提高浮柵的隔離側牆的膜質，進而有效改善數據保持力。
在具體示例中，首先在晶圓中製造分柵快閃記憶體單元的工藝中，執行到浮柵的隔離側牆的沉積步驟；其中，所述浮柵的隔離側牆的沉積步驟採用SiH2Cl2作為氣體源來形成二氧化矽SiO2。而且，所述浮柵的隔離側牆的沉積步驟的反應化學式為：SiH2Cl2(g)+2N2O(g)→SiO2(s)+N2(g)+HCl(g)。
隨後，對晶圓執行快速熱氧化處理，其中快速熱氧化處理的處理溫度為950℃，而且快速熱氧化處理的處理時間為80秒。
此後，執行在晶圓中製造分柵快閃記憶體單元的工藝的後續步驟以得到製成的存儲器單元。
同樣，發明人對本發明的方法進行了測試，與現有技術的工藝進行對比，通過實驗測試發現，在增加快速熱氧化工藝以後，存儲器單元的數據保持力提高了30％。
可以看出，本發明提供了一種提高存儲器單元的數據保持力的工藝方法，通過在浮柵的隔離側牆的沉積工藝步驟後加上快速熱氧化工藝可以有效提高浮柵的隔離側牆的膜質，進而有效改善數據保持力。
此外，需要說明的是，除非特別說明或者指出，否則說明書中的術語「第一」、「第二」、「第三」等描述僅僅用於區分說明書中的各個組件、元素、步驟等，而不是用於表示各個組件、元素、步驟之間的邏輯關係或者順序關係等。
可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例並非用以限定本發明。對於任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
而且還應該理解的是，本發明並不限於此處描述的特定的方法、化合物、材料、製造技術、用法和應用，它們可以變化。還應該理解的是，此處描述的術語僅僅用來描述特定實施例，而不是用來限制本發明的範圍。必須注意的是，此處的以及所附權利要求中使用的單數形式「一個」、「一種」以及「該」包括複數基準，除非上下文明確表示相反意思。因此，例如，對「一個元素」的引述意味著對一個或多個元素的引述，並且包括本領域技術人員已知的它的等價物。類似地，作為另一示例，對「一個步驟」或「一個裝置」的引述意味著對一個或多個步驟或裝置的引述，並且可能包括次級步驟以及次級裝置。應該以最廣義的含義來理解使用的所有連詞。因此，詞語「或」應該被理解為具有邏輯「或」的定義，而不是邏輯「異或」的定義，除非上下文明確表示相反意思。此處描述的結構將被理解為還引述該結構的功能等效物。可被解釋為近似的語言應該被那樣理解，除非上下文明確表示相反意思。