非易失性存储器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种非易失性存储器件及其制造方法，该非易失性存储器件包括衬底沟道区上的隧道绝缘层、在隧道绝缘层上的电荷俘获层图案和在电荷俘获层图案上的第一阻挡层图案。第二阻挡层图案在接近电荷俘获层图案侧壁的隧道绝缘层上。第二阻挡层图案配置来限制在电荷俘获层图案中俘获的电子的横向扩散。栅极在第一阻挡层图案上。第二阻挡层图案可以防止电荷俘获层图案中俘获的电子的横向扩散。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。更具体地，本专利技术涉及包 括电荷俘获层的。
技术介绍
集成电路(例如，半导体)存储器件通常分类为易失性或非易失性存储器件。易失性存储器件，例如动态随机存取存储器(DRAM)器件和静态随 机存取存储器(SRAM)器件，具有相对高的输入/输出(I/O)速度。然而， 易失性半导体存储器件在断电时会丟失存储在其内的数据。另一方面，虽然 非易失性存储器件，例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)器件和/ 或闪存存储器件， 一般具有相对慢的I/0速度，但是非易失性存储器件在断 电时能够保持存储在其内的数据。在EEPROM器件中，数据是电存储的，即，通过Fowler-Nordheim (F-N) 隧道效应机理和/或沟道热电子注入机理编程或擦除。闪存存储器件通常分类 为浮栅型或电荷俘获型，例如硅-氧化物-氮化物-氧化物半导体(SONOS )型 器件或金属-氧化物-氮化物-氧化物半导体(MONOS)型器件。电荷俘获型非易失性存储器件一般包括形成在半导体衬底的沟道区域 上的隧道绝缘层、用来俘获来自沟道区的电子的电荷俘获层、形成在电荷俘 获层上的电介质层、形成在该电介质层上的栅极、形成在栅极的侧壁上的间 隔物和形成在邻近沟道区的半导体衬底的表面部分上的源/漏区。当热应力施加到电荷俘获型非易失性存储器件时，在电荷俘获层中俘获 的电子可以横向扩散，这会使非易失性存储器件的高温应力(HTS)特性恶非易失性存储器件的阈值电压会显著降低。例如，当重复地执行非易失性存 储器件的编程和擦除操作大约1,000到大约1,200次，并且非易失性存储器件 然后保持在大约20(TC的温度持续大约2个小时时，非易失性存储器件的阈值 电压会显著降低。为了限制电子的横向扩散，可以移除存储单元之间的部分电荷俘获层。 然而，很难控制蚀刻工艺来部分地移除部分电荷俘获层，因为用作电荷俘获 层的氮化硅层和用作隧道绝缘层的氧化硅层之间的蚀刻选^^性通常是小的， 并且电荷俘获层一般非常薄。此外，在蚀刻该电荷俘获层时可能损害隧道绝 缘层。
技术实现思路
在本专利技术的一些实施例中， 一种非易失性存储器件包括在衬底沟道区上 的隧道绝缘层、在隧道绝缘层上的电荷俘获层图案和在电荷俘获层图案上的 第 一 阻挡层图案。第二阻挡层图案在接近电荷俘获层图案的侧壁的隧道绝缘 层上。第二阻挡层图案配置来限制在电荷俘获层图案中俘获的电子的横向扩 散。栅极在第一阻挡层图案上。第二阻挡层图案可以防止电荷俘获层图案中 俘获的电子的横向扩散。在其它实施例中，非易失性存储器件进一步包括栅极上的硬掩模。氮化 物层图案可以包括在栅极和限制栅极氧化的硬掩模之间。间隔物可以包括在 栅极的侧壁(表面)上，并且第一阻挡层图案可以布置在栅极和间隔物之下。 该间隔物可以是氧化硅。该间隔物可以包括栅极侧壁(表面)上的氮化物间 隔物和氮化物间隔物上的氮氧化物间隔物。在其它实施例中，栅极是用杂质掺杂的多晶硅、金属、金属氮化物、金 属氧化物、金属氮氧化物和/或金属硅化物。该栅极可以是钛(Ti)、氮化钛(TiN )、钽(Ta )、氮化钽(TaN)、鴒(W )、氮化鴒(WN)、铪(Hf)、 铌(Nb )、钼(Mo )、氮化钼(Mo2N)、 一氧化钌(RuO ) 、 二氧化钌(Ru02)、 铱(Ir)、氧化铱(Ir02)、铂(Pt)、钴(Co)、铬(Cr)、铝化钛(Ti3Al)、 氮化铝钛(Ti2AlN )、钇(Pd )、硅化鴒(WSi)、硅化镍(NiSi)、硅化 钴(CoSi)和/或硅化钽(TaSi)。在其它实施例中，第一阻挡层图案具有比氮化硅高的介电常数，例如金 属氧化物、金属氮氧化物、金属硅氧化物和/或金属硅氮氧化物。该第一阻挡 层图案可以是铪(Hf)、《告(Zr)、钻(Al)、钽(Ta)、镧(La )、铈(Ce )、 镨(Pr )、钕(Nd )、钐(Sm )、铕(Eu )、札(Gd ) 、 4戈(Tb )、镝(Dy )、 钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和/或镥(Lu )。在其它实施例中，电荷俘获层图案是电荷俘获材料，并且第二阻挡层图案是电荷俘获材料的氧化物。例如，电荷俘获层图案可以是氮化硅，且第二 阻挡层图案可以是氮氧化硅。隧道绝缘层可以包括氧化硅第一隧道绝缘层， 并且非易失性存储器件可以进一步包括第一隧道绝缘层上的第二隧道绝缘 层，第二隧道绝缘层具有小于第一隧道绝缘层的厚度，并且是金属氧化物和在其它实施例中，非易失性存储器件的制造方法包括在衬底的沟道区 上形成隧道绝缘层；在隧道绝缘层上形成电荷俘获层和在电荷俘获层上形成 阻挡层。在阻挡层上形成栅极。图案化该阻挡层以在电荷俘获层和栅极之间 形成第一阻挡层图案，并暴露电荷俘获层的部分以在第一阻挡层图案下面形 成电荷俘获层图案。接近电荷俘获层图案的侧壁形成第二阻挡层图案，以限 制在电荷俘获层图案中俘获的电子的横向扩散。第二阻挡层图案可以防止在 电荷俘获层图案中俘获的电子的横向扩散。在其它实施例中，形成栅极包括在阻挡层上形成栅极导电层，在栅极 导电层上形成硬掩模和利用硬掩模作为蚀刻掩模蚀刻栅极导电层以形成栅 极。可以在栅极导电层上形成氮化物层，以限制栅极的氧化。可以在栅极的 侧表面上形成间隔物，并且可以利用该间隔物作为蚀刻掩模图案化该电荷俘 获层。在其它实施例中，形成第二阻挡层图案包括氧化电荷俘获层的暴露部分 和电荷俘获层图案在第二阻挡层图案之间的第一阻挡层图案下面延伸。氧化 电荷俘获层的暴露部分可以包括利用氧基氧化电荷俘获层的暴露部分。氧化 电荷俘获层的暴露部分可以包括利用氧(02)和氢(H2)的反应气体氧化电 荷俘获层的暴露部分。氧化电荷俘获层的暴露部分可以包括在大约800。C到 大约1100'C的温度氧化电荷俘获层的暴露部分。氧化电荷俘获层的暴露部分 可以包括在包括氧(02)、臭氧(03)、水蒸汽(H20)、 一氧化氮(NO) 和/或氧化氮(N20)的气氛下氧化电荷俘获层的暴露部分。附图说明结合附图考虑，本专利技术的示范性实施例连同下面的详细描述将更容易变 得明显，其中图1至6是示出根据本专利技术的一些实施例的非易失性存储器件及其制造 方法的截面图。具体实施方式在下文中参考示出本专利技术实施例的附图更全面地描述本专利技术。然而，本 专利技术可以用不同的形式实施，并且不应该解释为限制于这里列出的实施例。 更确切地，提供这些实施例，以便该公开变得充分和全面，并且将本专利技术的 范围完全地表达给本领域的技术人员。在这些图中，为了清楚起见，放大了 层和区域的尺寸和相对尺寸。应该理解，当一个元件或层被称为在上面、连接到或耦合到 另一个元件或层时，其可以直接在上面、连接或耦合到另一个元件或层，或 者可能存在中间元件或层。相反，当一个元件被称为直接在上面直接 连接到或直接耦合到另一个元件或层时，就没有中间元件或层存在。 从头至尾相同的附图标记指示相同的元件。如这里使用的，术语和/或包 括相关列出项的一个或多个的任意或所有结合。应该理解，虽然术语第一、第二等可以在这里用来描述不同的元件、部 件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应该 被这些术语所限制。这些术语仅用来区别一个元件、部件、区域、层或部分 与另一个区域、层或部分。由此，在没有偏离本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非易失性存储器件，包括：在衬底沟道区上的隧道绝缘层；在所述隧道绝缘层上的电荷俘获层图案；在所述电荷俘获层图案上的第一阻挡层图案；在接近所述电荷俘获层图案的侧壁的隧道绝缘层上的第二阻挡层图案，且配置来限制在电荷俘获层图案中俘获的电子的横向扩散；和在所述第一阻挡层图案上的栅极。

【技术特征摘要】
KR 2006-12-21 131603/061.一种非易失性存储器件，包括在衬底沟道区上的隧道绝缘层；在所述隧道绝缘层上的电荷俘获层图案；在所述电荷俘获层图案上的第一阻挡层图案；在接近所述电荷俘获层图案的侧壁的隧道绝缘层上的第二阻挡层图案，且配置来限制在电荷俘获层图案中俘获的电子的横向扩散；和在所述第一阻挡层图案上的栅极。2. 根据权利要求l的非易失性存储器件，其中第二阻挡层图案防止在电 荷俘获层图案中俘获的电子的横向扩散，并且其中该非易失性存储器件进一 步包括栅极上的硬掩模。3. 根据权利要求2的非易失性存储器件，进一步包括柵极和硬掩模之间 的氮化物层图案，其限制栅极的氧化。4. 根据权利要求l的非易失性存储器件，进一步包括在栅极侧壁上的间 隔物，第一阻挡层图案布置在栅极和该间隔物的下方。5. 根据权利要求4的非易失性存储器件，其中该间隔物包括氧化硅。6. 根据权利要求l的非易失性存储器件，进一步包括栅极侧壁上的氮化 物间隔物和氮化物间隔物上的氮氧化物间隔物。7. 根据权利要求l的非易失性存储器件，其中栅极包括用杂质掺杂的多 晶硅、金属、金属氮化物、金属氧化物、金属氮氧化物和/或金属硅化物。8. 根据权利要求7的非易失性存储器件，其中栅极包括钛、氮化钛、钽、 氮化钽、钨、氮化钨、铪、铌、钼、氛化钼、 一氧化钌、二氧化钌、铱、氧 化铱、鉑、钴、铬、铝化钛、氮化铝钛、钇、硅化鎢、硅化镍、硅化钴和/ 或硅化钽。9. 根据权利要求l的非易失性存储器件，其中第一阻挡层图案具有比氮 化硅的介电常数高的介电常数，且包括金属氧化物、金属氮氧化物、金属硅 氧化物和/或金属硅氮氧化物。10. 根据权利要求9的非易失性存储器件，其中第一阻挡层图案包括铪、 锆、铝、钽、镧、铈、镨、钕、衫、铕、轧、铽、镝、钬、铒、铥、镱和/ 或镥。11. 根据权利要求l的非易失性存储器件，其中电荷俘获层图案包括氮 化硅，且第二阻挡层图案包括氮氧化硅。12. 根据权利要求l的非易失性存储器件，其中隧道绝缘层包括第一隧 道绝缘层和第 一 隧...

【专利技术属性】
技术研发人员：金东贤，姜昌珍，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]