採用nd3退火來提高sonos快閃記憶體器件可靠性的方法
2023-06-01 13:04:31 1
專利名稱：採用nd3退火來提高sonos快閃記憶體器件可靠性的方法
技術領域：
本發明屬於半導體集成電路製造領域，涉及一種SONOS快閃記憶體器件的製造工藝方 法，尤其涉及一種採用ND3(氘化氨)退火來提高SONOS快閃記憶體器件可靠性的方法。
背景技術：
SONOS快閃記憶體器件(以氮化矽作為電荷存儲介質的快閃記憶體器件)，因為具備良好的等比 例縮小特性和抗輻照特性而成為目前主要的快閃記憶體類型之一。SONOS快閃記憶體器件面臨的可靠性 問題主要有兩個一是Endurance (耐久)特性，就是衡量SONOS器件在多次編程/擦除之 後，器件特性方面可能的退化。二是Data Retention (數據保持)特性，就是SONOS器件的 數據保存能力。現有的SONOS快閃記憶體工藝，通常是在矽襯底上製備好隧穿氧化層之後，就直接 製作氮化矽陷阱層，然後再製作高溫熱氧化層。隧穿氧化層和矽襯底之間的界面可能存在 一些懸掛鍵之類的不穩定狀態，這會大大影響SONOS器件的可靠性。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種採用ND3退火來提高SONOS快閃記憶體器件可靠 性的方法，該方法能大大提高隧穿氧化層和矽襯底界面處的電學特性，進而可以提高SONOS 快閃記憶體器件的可靠性。為解決上述技術問題，本發明提供一種採用ND3退火來提高SONOS快閃記憶體器件可靠 性的方法，包括如下步驟第一步，製備隧穿氧化層；第二步，ND3退火；第三步，製備氮化矽陷阱層；第四步，製備高溫熱氧化層；第五步，製備柵電極。第一步採用熱氧化工藝在矽襯底上澱積隧穿氧化層，該步驟的工藝溫度為 700-900°C，時間為 30-200 分鐘。第二步中，ND3退火的溫度是900-1100°C，ND3退火的時間是30-60分鐘。第二步中，隧穿氧化層和矽襯底界面處的懸掛鍵被矽_氘鍵飽和，同時不穩定的 矽-氫鍵被矽-氘鍵取代。第三步採用低壓化學汽相澱積的方法在隧穿氧化層上澱積氮化矽陷阱層，作為存 儲電荷的介質，該步驟的工藝溫度為600-800°C，時間為10-60秒。第四步採用高溫熱氧化工藝在氮化矽陷阱層上澱積高溫熱氧化層。第五步採用常規的低壓化學汽相澱積方法在高溫熱氧化層上澱積柵電極。和現有技術相比，本發明具有以下有益效果在ND3退火的過程中，隧穿氧化層和 矽襯底界面處的懸掛鍵可以被矽_氘鍵飽和，同時不穩定的矽_氫鍵可以被矽_氘鍵取代， 這樣就大大提高了界面處的電學特性，進而可以提高SONOS快閃記憶體器件可靠性。
圖1是本發明中第一步完成後SONOS快閃記憶體器件的截面圖；圖2是本發明中第二步完成後SONOS快閃記憶體器件的截面圖；圖3是本發明中第三步完成後SONOS快閃記憶體器件的截面圖；圖4是本發明中第四步完成後SONOS快閃記憶體器件的截面圖；圖5是本發明中第五步完成後SONOS快閃記憶體器件的截面圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。本發明主要的工藝流程包括如下步驟第一步，隧穿氧化層製備。這步工藝採用常規的熱氧化工藝。如圖1所示，在矽襯 底1上澱積隧穿氧化層2。該步驟的工藝溫度700-900°C，時間為30-200Min。第二步，ND3(氘化氨)退火。ND3退火的溫度範圍900-1100°C，ND3退火的時間 30-60Min。如圖2所示，在ND3退火的過程中，隧穿氧化層2和矽襯底1界面處的懸掛鍵可 以被矽_氘鍵飽和，同時不穩定的矽-氫鍵可以被矽_氘鍵取代，這樣就大大提高了界面處 的電學特性，進而可以提高SONOS快閃記憶體器件可靠性。第三步，氮化矽陷阱層製備。這步工藝採用常規的低壓化學汽相澱積的方法來制 備氮化矽陷阱層，作為存儲電荷的介質。如圖3所示，在隧穿氧化層2上澱積氮化矽陷阱層 3。該步驟的工藝溫度600-800°C，時間為10-60Sec。第四步，高溫熱氧化層的製備。這步工藝採用常規的高溫熱氧化工藝。如圖4所示，在氮化矽陷阱層3上澱積高溫熱氧化層4。第五步，柵電極製備。如圖5所示，這步工藝採用常規的低壓化學汽相澱積方法在 高溫熱氧化層4上澱積柵電極5。
權利要求
一種採用ND3退火來提高SONOS快閃記憶體器件可靠性的方法，其特徵在於，包括如下步驟第一步，製備隧穿氧化層；第二步，ND3退火；第三步，製備氮化矽陷阱層；第四步，製備高溫熱氧化層；第五步，製備柵電極。
2.根據權利要求1所述的採用ND3退火來提高S0N0S快閃記憶體器件可靠性的方法，其 特徵在於第一步採用熱氧化工藝在矽襯底上澱積隧穿氧化層，該步驟的工藝溫度為 700-900°C，時間為 30-200 分鐘。
3.根據權利要求1所述的採用ND3退火來提高S0N0S快閃記憶體器件可靠性的方法，其特徵 在於第二步中，ND3退火的溫度是900-1100°C，ND3退火的時間是30-60分鐘。
4.根據權利要求1或3所述的採用ND3退火來提高S0N0S快閃記憶體器件可靠性的方法，其 特徵在於第二步中，隧穿氧化層和矽襯底界面處的懸掛鍵被矽-氘鍵飽和，同時不穩定的 矽-氫鍵被矽-氘鍵取代。
5.根據權利要求1所述的採用ND3退火來提高S0N0S快閃記憶體器件可靠性的方法，其特徵 在於第三步採用低壓化學汽相澱積的方法在隧穿氧化層上澱積氮化矽陷阱層，作為存儲 電荷的介質，該步驟的工藝溫度為600-800°C，時間為10-60秒。
6.根據權利要求1所述的採用ND3退火來提高S0N0S快閃記憶體器件可靠性的方法，其特徵 在於第四步採用高溫熱氧化工藝在氮化矽陷阱層上澱積高溫熱氧化層。
7.根據權利要求1所述的採用ND3退火來提高S0N0S快閃記憶體器件可靠性的方法，其特徵 在於第五步採用低壓化學汽相澱積方法在高溫熱氧化層上澱積柵電極。
全文摘要
本發明公開了一種採用ND3退火來提高SONOS快閃記憶體器件可靠性的方法，包括如下步驟第一步，製備隧穿氧化層；第二步，ND3退火；第三步，製備氮化矽陷阱層；第四步，製備高溫熱氧化層；第五步，製備柵電極。在ND3退火的過程中，隧穿氧化層和矽襯底界面處的懸掛鍵可以被矽-氘鍵飽和，同時不穩定的矽-氫鍵可以被矽-氘鍵取代，這樣就大大提高了界面處的電學特性，進而可以提高SONOS快閃記憶體器件可靠性。
文檔編號H01L21/8247GK101872746SQ200910057130
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月24日 優先權日2009年4月24日
發明者林鋼 申請人:上海華虹Nec電子有限公司