The present invention discloses a method for forming charge storage structure by annealing treatment. Through annealing process, low crystallization temperature M crystallization, diffusion and redistribution during the annealing process of single-layer multicomponent metal oxide (M) x (N) 1_x thin film, N-rich (M) x (N) 1_x tunneling layer/M-rich (M) x (N) 1_x storage layer/N-rich (M) 1_x storage layer is formed spontaneously. X(N)1_x barrier layer charge storage structure, in which M can be selected in ZrO2, HfO2, La2O3, TiO2, N can be selected in SiO2, Al2O3.
【技术实现步骤摘要】
一种退火处理形成电荷存储结构的方法
本专利技术属微电子器件及其材料领域,涉及一种利用退火处理形成电荷存储结构的方法。
技术介绍
随着信息社会的不断进步,非易失性半导体存储器获得了前所未有的发展。在非易失性存储器件家族当中,硅-氧化物-氮化物-氧化物-多晶硅(SONOS)型电荷陷阱存储器件以其稳定性高、与半导体工艺兼容性好等优点成为一种极具应用前景的存储结构,其中紧邻硅(Si)衬底的氧化物(SiO2)隧穿层、氮化物(Si3N4)存储层、以及紧挨着多晶硅电极的氧化物(SiO2)阻挡层构成典型的三明治电荷存储结构。器件在编程操作下,电荷穿过隧穿层,进入到存储层,被存储层中的缺陷俘获,从而达到信息存储的目的,其中阻挡层和隧穿层的存在,抑制了存储电荷在数据保持状态下,向衬底和电极方向的泄漏。对于传统的SONOS型电荷存储器件,通常利用化学气相沉积、物理溅射等方法在衬底材料表面顺序生长隧穿层、存储层、和阻挡层形成电荷存储结构,器件制备过程比较复杂。基于简化非易失性电荷存储器件制备过程的考虑,我们专利技术了一种退火处理单层多组元金属氧化物薄膜工艺,借助多组元氧化物薄膜结晶过程组分重新分布机理,自发形成具有三明治电荷存储结构。
技术实现思路
本专利技术提供了一种退火处理单层多组元金属氧化物薄膜工艺,形成电荷存储结构的方法,操作简单。所述退火处理形成电荷存储结构的方法具体过程如下:a)将硅衬底置于丙酮中,超声清洗1分钟,去除衬底表面杂质,然后将衬底置于氢氟酸稀溶液中,去除硅衬底表面的氧化物,然后将硅衬底放置在脉冲激光沉积系统腔内的衬底台上,将多组元金属氧化物(M)x(N)1-x ...
【技术保护点】
1.一种退火处理形成电荷存储结构的方法,其特征在于具体步骤如下:a)将硅衬底置于丙酮中,超声清洗1分钟,去除衬底表面杂质,然后将衬底置于氢氟酸稀溶液中,去除硅衬底表面的氧化物,然后将硅衬底放置在脉冲激光沉积系统腔内的衬底台上,将多组元金属氧化物(M)x(N)1‑x和铝(Al)靶材置于靶材底盘上,其中M可在ZrO2、HfO2、La2O3、TiO2中任选一种,N可在SiO2、Al2O3中任选一种,x在0.5‑0.8范围内取值,沉积腔内压强为1×10‑5Pa‑5×10‑5Pa;b)利用脉冲激光沉积系统在硅衬底表面沉积一层厚度为20‑30nm(M)x(N)1‑x薄膜;c)将衬底台温度升高到850℃,沉积的(M)x(N)1‑x薄膜在850℃下,退火处理1小时,使(M)x(N)1‑x薄膜中发生相分离反应,结晶温度较低的M趋于在(M)x(N)1‑x薄膜中间部位析出,随着退火过程的进行,组分不断扩散和重新分布,晶粒逐渐粗化和长大,造成(M)x(N)1‑x薄膜中间部位M组元较多,N组元较少,形成富M的(M)x(N)1‑x,而(M)x(N)1‑x薄膜两侧M组元较少,N组元较多,形成富N的(M)x(N)1‑ ...
【技术特征摘要】
1.一种退火处理形成电荷存储结构的方法,其特征在于具体步骤如下:a)将硅衬底置于丙酮中,超声清洗1分钟,去除衬底表面杂质,然后将衬底置于氢氟酸稀溶液中,去除硅衬底表面的氧化物,然后将硅衬底放置在脉冲激光沉积系统腔内的衬底台上,将多组元金属氧化物(M)x(N)1-x和铝(Al)靶材置于靶材底盘上,其中M可在ZrO2、HfO2、La2O3、TiO2中任选一种,N可在SiO2、Al2O3中任选一种,x在0.5-0.8范围内取值,沉积腔内压强为1×10-5Pa-5×10-5Pa;b)利用脉冲激光沉积系统在硅衬底表面沉积一层厚度为20-30nm(M)x(N)1-x薄膜;c)将衬底台温度升高到850℃,沉积的(M)x(N)1-x薄膜在850℃下,退火处理1小时,使(M)x(N)1-x薄膜中发生相分离反应,结晶温度较低的M趋于在(M)x(N)1-x薄膜中间部位析出,随着退火过程的进行,组分不断扩散和重新分布,晶粒逐渐粗化和长大,造成(M)x(N)1-x薄膜中间部位M组元较多,N组元较少,形成富M的(M)x(N)1-x,而(M)x(...
【专利技术属性】
技术研发人员:汤振杰,李荣,胡丹,
申请(专利权)人:安阳师范学院,
类型:发明
国别省市:河南,41
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