存储单元及一次可编程存储器的形成方法技术

本发明专利技术提供了一种存储单元及一次可编程存储器的形成方法，包括：首先于半导体衬底上至少形成有一浮栅；其次于所述浮栅的两侧的半导体衬底中形成第一掺杂区；接着于所述半导体衬底上沉积一厚度小于的第一阻挡层；然后再执行快速热退火工艺。本发明专利技术提供的存储单元的形成方法中，在执行快速热退火工艺之前，优先于半导体衬底上沉积一厚度较薄的第一阻挡层，从而可有效防止半导体衬底及浮栅中的离子发生逃逸，影响存储器件的数据保持性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种存储单元的形成方法以及一次可编程存储器的形成方法。
技术介绍
在目前的半导体产业中，集成电路产品主要可分为三大类型：逻辑器件、存储器件和模拟电路，其中存储器件在集成电路产品中占了相当大的比例。而在存储器件中，近年来快闪存储器(flash memory)的发展尤为迅速。它的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储信息，具有集成度高、较快的存取速度、易于擦除和重写等多项优点，因而在微机、自动化控制等多项领域得到广泛的应用。衡量一个快闪存储器件的可靠性的关键参数之一即是存储器件的数据保持能力(data retention)。当对存储器件进行编程后，所编程的数据被保存于存储器件的存储单元中，所述存储单元能够保持电荷的能力即为存储器件的数据保持能力。具体的，该存储单元包含一浮栅，由于浮栅的存在，使存储器件可以完成三种基本操作模式，即读、写和擦除。即便在没有电量供给的情况下，浮栅的存在也可以保持存储数据的完整性。一次可编程(OTP，One Time Programmable)存储器件是一种常用的储存器件，其属于在应用中只允许被一次编程的非易失性存储器类型，具有良好的编程灵活性和数据可靠性。目前，在制作OTP的存储单元时，首先于半导体衬底上形成浮栅，接着于该浮栅的两侧的半导体衬底中进行离子注入，然后执行快速热退火工艺，该快速热退火步骤用于激活注入的离子杂质以及修复受损的晶格。然而，在执行快速热退火工艺时，所述浮栅的表面及半导体衬底的表面均暴露于空气中，因此扩散于浮栅及半导体衬底表面的离子极易发生逃逸现象，从而导致所形成的OTP存储器件的数据保持性能降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中，在形成存储单元的过程中，由于离子杂质易扩散于表面，从而发生离子逃逸的现象，进而影响存储器件的数据保持性的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种存储单元的形成方法，包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上形成有至少一个浮栅；于所述浮栅的两侧的半导体衬底中形成第一掺杂区；于所述半导体衬底和所述浮栅上沉积一厚度小于的第一阻挡层；形成第一阻挡层之后，执行快速热退火工艺。可选的，所述半导体衬底中具有一阱区，所述浮栅形成于所述阱区上。可选的，所述阱区是通过外延或离子注入工艺形成。可选的，在形成所述第一掺杂区之前，还包括先于半导体衬底中形成第二掺杂区，在第一掺杂区形成之后，于所述第一掺杂区与浮栅下方的沟道之间还保留有部分第二掺杂区，所述第一掺杂区为重掺杂区，所述第二掺杂区为浅掺杂区。可选的，所述第一掺杂区和第二掺杂区中的离子类型均与所述阱区内掺杂的离子类型相反。可选的，所述第一掺杂区和第二掺杂区均是通过离子注入工艺形成的。可选的，所述离子注入工艺包括：于所述半导体衬底上形成图形化的光刻胶，所述图形化的光刻胶遮蔽不需进行离子注入的区域，暴露出需进行离子注入的区域；执行离子注入；通过灰化工艺去除半导体衬底上的光刻胶；使用光刻胶剥离液去除半导体衬底上残余的光刻胶。可选的，所述浮栅包括一栅极电介质层及形成于所述栅极电介质层上的栅电极。可选的，所述浮栅还包括形成于所述栅电极两侧的侧墙。可选的，其特征在于：所述第一阻挡层的厚度为可选的，所述快速热退火工艺中所采用的温度为900～1100℃。可选的，所述栅电极的材质为多晶硅。可选的，所述栅电极的材质为多晶硅。此外，本专利技术还提供一种一次可编程存储器的形成方法，包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上至少形成有一个浮栅和一个控制栅；于所述浮栅和控制栅的两侧的半导体衬底中均形成第一掺杂区；于所述半导体衬底上沉积一厚度小于的第一阻挡层；形成第一阻挡层之后，执行快速热退火工艺；于所述半导体衬底上沉积第二阻挡层，并执行光刻及蚀刻工艺，形成覆盖于所述浮栅上的图形化的第一阻挡层和第二阻挡层。可选的，所述一次可编程存储器的形成方法还包括于所述第二阻挡层上形成一遮蔽层。可选的，所述遮蔽层为氮氧化硅层。可选的，所述第一阻挡层与所述第二阻挡层的厚度之和等于可选的，所述第一阻挡层与第二阻挡层的材质均为PE‐SiH4。可选的，所述控制栅的结构与所述浮栅的结构相同。与现有技术相比，本专利技术提供的存储器件的形成方法，具有以下有益效果：本专利技术在进行快速热退火工艺之前，先于半导体衬底上沉积一厚度较薄的第一阻挡层，由于所述第一阻挡层的厚度较薄，因此于后续执行的快速热退火工艺中，并不会阻挡热量的传导，即并不会影响执行快速热退火时对离子激活及晶格修复的作用。并且，由于所述第一阻挡层的存在，在进行快速热退火工艺时，可有效防止由于高温烘烤而扩散至栅极或半导体衬底的表面的离子杂质发生逃逸的现象，从而保证形成的存储器件的数据保持性能。附图说明图1为本专利技术一实施例中存储单元的形成方法的流程示意图；图2a至图2c为本专利技术一实施例中存储单元的形成过程的器件剖面结构示意图；图3为本专利技术一实施例中一次可编程存储器形成方法的流程示意图，图4为本专利技术一实施例中一次可编程存储器的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种存储单元的形成方法，目的在于防止离子发生逃逸，以提高所形成的存储器件的数据保持能力。图1为本专利技术一实施例中存储单元的形成方法的流程示意图，如图1所示，所述存储单元的形成方法，包括：步骤S1，提供一半导体衬底，所述半导体衬底上形成有至少一个浮栅；步骤S2，于所述浮栅的两侧的半导体衬底中形成第一掺杂区；步骤S3，于所述半导体衬底和浮栅上沉积一厚度小于的第一阻挡层；步骤S4，执行快速热退火工艺。本专利技术提供的存储单元的形成方法中，在执行快速热退火工艺之前先于所述半导体衬底上形成一厚度较薄的第一阻挡层。由于所述第一阻挡层的厚度较薄，因此在后续进行的快速热退火工艺过程中，并不会阻挡热量的传导，即不会影响快速热退火时对离子杂质的激活及晶格修复的作用效果。并且，由于所述第一阻挡层的存在，从而在进行快速热退火工艺时，可有效防止由于高温烘烤而扩散至浮栅或半导体衬底表面的离子杂质发生逃逸的现象，从而可保证所形成的存储器件的数据保持能力。以下结合附图和具体实施例对本专利技术中的存储单元的形成方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。如图2a所示，提供一半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有一浮栅20。优选的，所述半导体衬底10中具有一阱区，例如可为N阱(N‐Well)，所述浮栅20形成于所述阱区上，所述阱区可通过外延或离子注入工艺形成于半导体衬底10上。较佳的，所述浮栅20包括一栅极电介质层21及形成于所述栅极电介质层上21的栅电极22。所述栅极电介质层21可以为SiO2，所述栅电极22的材质均可以为多晶硅。此外，所述浮栅20还可包括形成于所述栅电极22两侧的侧墙23，所述侧墙23可避免浮栅20中的电荷泄露出去。接着参考图2b所示，于所述浮栅20两侧的半导体衬底10中形成第一掺杂区11。优选的，在形成第一掺杂区11之前，先于半导体衬底10中形成第二掺杂区12，所述第二掺杂区12的深度小于所述第一掺杂区11的深度，且所述第二掺杂区12的宽度大于所述第一掺杂区11的宽度，从而在形成第一掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储单元的形成方法，其特征在于，包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上形成有至少一个浮栅；于所述浮栅的两侧的半导体衬底中形成第一掺杂区；于所述半导体衬底和所述浮栅上沉积一厚度小于的第一阻挡层；形成第一阻挡层之后，执行快速热退火工艺。

【技术特征摘要】
1.一种存储单元的形成方法，其特征在于，包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上形成有至少一个浮栅；于所述浮栅的两侧的半导体衬底中形成第一掺杂区；于所述半导体衬底和所述浮栅上沉积一厚度小于的第一阻挡层；形成第一阻挡层之后，执行快速热退火工艺。2.如权利要求1所述的存储单元的形成方法，其特征在于：所述半导体衬底中具有一阱区，所述浮栅形成于所述阱区上。3.如权利要求2所述的存储单元的形成方法，其特征在于：所述阱区是通过外延或离子注入工艺形成。4.如权利要求2所述的存储单元的形成方法，其特征在于：在形成所述第一掺杂区之前，还包括先于半导体衬底中形成第二掺杂区，在第一掺杂区形成之后，于所述第一掺杂区与浮栅下方的沟道之间还保留有部分第二掺杂区，所述第一掺杂区为重掺杂区，所述第二掺杂区为浅掺杂区。5.如权利要求4述的存储单元的形成方法，其特征在于：所述第一掺杂区和第二掺杂区中的离子类型均与所述阱区内掺杂的离子类型相反。6.如权利要求4所述的存储单元的形成方法，其特征在于：所述第一掺杂区和第二掺杂区均是通过离子注入工艺形成的。7.如权利要求6所述的存储单元的形成方法，其特征在于：所述离子注入工艺包括：于所述半导体衬底上形成图形化的光刻胶，所述图形化的光刻胶遮蔽不需进行离子注入的区域，暴露出需进行离子注入的区域；执行离子注入；通过灰化工艺去除半导体衬底上的光刻胶；使用光刻胶剥离液去除半导体衬底上残余的光刻胶。8.如权利要求1所述的存储单元的形成方法，其特征在于：所述浮栅包括一栅极电介质层及形成于所述栅极电介质层上的栅电极。9.如权利要求8所述的存储单元的形成方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐辉，刘宇，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31