一种SONOS器件中ONO结构的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种SONOS器件中ONO结构的制造方法，首先采用低压氧化工艺在硅衬底上形成预设厚度的隧穿氧化层；接着对隧穿氧化层进行掺氮，且掺氮浓度随着隧穿氧化层的深度逐渐递减；然后在隧穿氧化层的上方形成用于存储电荷的氮化硅层；最后采用化学气相沉积工艺形成阻挡氧化层。本发明专利技术在隧穿氧化层中，由于掺氮浓度随着氧化层深度逐渐递减，因此使得整体隧穿氧化层能级也呈平缓递减，当器件处在写入状态时，由于能带在外电场下发生偏转，从而电子发生隧穿时通过的势垒区仍与普通SONOS器件相同，从而保证了擦写速度的要求。同时，在可靠性测试时，需要高温进行烘烤，由于梯度隧穿层的作用，电子逃逸更难以实现，从而保证了SONOS器件的数据保存能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体制造
，涉及一种SONOS器件中ONO结构的制造方法。
技术介绍
SONOS(Semiconductor-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor)闪存器件因具备 良好的等比例缩小特性和抗辐照特性而成为目前主要的闪存类型之一。S0N0S闪存器件的 存储单元是由控制多晶硅栅和沟道衬底之间的0N0叠层结构组成。其中，0N0结构由两层 二氧化硅层（底部和顶部）和中间氮化硅层的三明治结构构成。三个层次自上而下分别作 为结构隧穿氧化层、氮化硅层和阻挡氧化层。电荷通过直接隧道效应，进入并存储在氮化硅 层中，依靠氮化硅薄膜的陷阱效应存储电荷。上层的二氧化硅层起到隔离作用。 S0N0S闪存器件面临的可靠性问题主要有两个：一是Endurance (电擦写持久力） 特性，即衡量S0N0S器件在多次编程/擦除之后，器件特性方面可能的退化。二是Data Retention (数据保持力）特性，即S0N0S器件的数据保存能力。 而S0N0S器件中0N0结构是S0N0S器件工作特性的关键。同时，其隧穿氧化层决 定了 S0N0S器件的擦、写速度及可靠性性能。S0N0S器件由于为了保证一定的擦写速度，其 隧穿氧化层一般都比较薄（20 A左右）。由于隧穿氧化层较薄，导致电子较容易逃逸，因此 给S0N0S闪存器件的可靠性带来了一些问题，主要体现在器件的数据保存能力上。 因此，本领域技术人员亟需提供一种S0N0S器件中0N0结构的制造方法，通过改善 0N0结构来提高S0N0S器件的可靠性及均一性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种S0N0S器件中0N0结构的制造方法，通过 改善0N0结构来提高S0N0S器件的可靠性及均一性。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种S0N0S器件中0N0结构的制造方法，包 括以下步骤： 步骤S01、采用低压氧化工艺在硅衬底上形成预设厚度的隧穿氧化层； 步骤S02、对所述隧穿氧化层进行掺氮，且所述掺氮浓度随着所述隧穿氧化层的深 度逐渐递减； 步骤S03、在所述隧穿氧化层的上方形成用于存储电荷的氮化硅层； 步骤S04、在所述氮化硅层的上方，采用化学气相沉积工艺形成阻挡氧化层。 优选的，所述步骤SOl中，采用原位氧原子氧化设备制备隧穿氧化层。 优选的，所述原位氧原子氧化设备制备隧穿氧化层时的压力为500mtorr~ lOOtorr，温度为800C~1200C，时间30s~10min，氢氧比例是2 :1~1 :3。 优选的，所述步骤S02中，采用等离子氮化设备对所述隧穿氧化层进行掺氮。 优选的，所述等离子氮化设备的功率为IOw~1000w，压力为Imtorr~50torr，时 间为Is~100s。 优选的，所述步骤S03中，采用低压化学气相沉积工艺形成所述氮化硅层。 优选的，所述步骤S04中，所述阻挡氧化层形成后，在其上方制备多晶硅栅极。 优选的，采用低压化学气相沉积工艺形成所述多晶硅栅极。 与现有的方案相比，本专利技术提供了一种SONOS器件中ONO结构的制造方法，在隧穿 氧化层中，由于掺氮浓度随着氧化层深度逐渐递减，因此使得整体隧穿氧化层能级也呈平 缓递减，当器件处在写入状态时，由于能带在外电场下发生偏转，从而电子发生隧穿时通过 的势皇区仍与普通SONOS器件相同，从而保证了擦写速度的要求。同时，在可靠性测试时， 需要高温进行烘烤，由于梯度隧穿层的作用，与普通SONOS器件相比，电子逃逸更难以实 现，从而保证了 SONOS器件的数据保存能力。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的 附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附 图。 图1是本专利技术中SONOS器件中ONO结构的制造方法的流程示意图； 图2a_2d是本专利技术中SONOS器件中ONO结构形成的剖面示意图； 图3是本专利技术中SONOS器件中ONO结构的能带示意图； 图4是本专利技术中SONOS器件中ONO结构写入状态时的能带示意图； 图5是现有SONOS器件中ONO结构写入状态时的能带示意图； 图6是本专利技术中SONOS器件中ONO结构可靠性测试时的能带示意图； 图7是现有SONOS器件中ONO结构可靠性测试时的能带示意图。 附图标记为： 1、硅衬底；2、隧穿氧化层；3、掺氮氧化层；4、氮化硅层；5、阻挡氧化层；6、多晶硅 栅极；7、隧穿电子写入方向；8、隧穿电子逃逸方向。【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施 方式作进一步地详细描述。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术 的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明 书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或 改变。 上述及其它技术特征和有益效果，将结合实施例及附图1-7对本专利技术的SONOS器 件中ONO结构的制造方法进行详细说明。图1是本专利技术中SONOS器件中ONO结构的制造方 法的流程示意图；图2a-2d是本专利技术中SONOS器件中ONO结构形成的剖面示意图；图3是 本专利技术中SONOS器件中ONO结构的能带示意图；图4是本专利技术中SONOS器件中ONO结构写 入状态时的能带示意图；图5是现有SONOS器件中ONO结构写入状态时的能带示意图；图6 是本专利技术中SONOS器件中ONO结构可靠性测试时的能带示意图；图7是现有SO当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SONOS器件中ONO结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01、采用低压氧化工艺在硅衬底上形成预设厚度的隧穿氧化层；步骤S02、对所述隧穿氧化层进行掺氮，且所述掺氮浓度随着所述隧穿氧化层的深度逐渐递减；步骤S03、在所述隧穿氧化层的上方形成用于存储电荷的氮化硅层；步骤S04、在所述氮化硅层的上方，采用化学气相沉积工艺形成阻挡氧化层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙勤，江润峰，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31