包括有均匀分布的硅纳米点的栅的存储器的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种制造存储器的方法，该存储器包括具有均匀分布的硅纳米点的栅。该方法包括：在衬底上形成栅，该栅具有绝缘薄膜，还具有在该绝缘薄膜中顺序叠放并且以预定距离彼此隔开的纳米点层和导电薄膜图案；在衬底中形成源区和漏区；以及分别在源区和漏区形成第一和第二金属层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造半导体器件的方法，尤其涉及到一种制造存储器的方法，该存储器包括具有均匀分布的纳米点的栅。
技术介绍
随着MOSFET尺寸的减小，就会产生问题，使得很难进一步减小MOSFET的尺寸。例如，随着MOSFET尺寸的减小，就会产生一些问题，比如由于有效沟道尺寸的减小和氧化薄膜的退化所导致的漏感应势垒降低(DIBL)和穿通以及由于器件内电场增加所产生的热载流子导致的泄漏电流增加。这些问题妨碍了MOSFET尺寸的减小。然而，当MOSFET尺寸减小到纳米级的时候，将遇到根本的物理限制。也就是说，在纳米级的MOSFET中，与器件运行相关的电子数量和与热波动相关的电子数量几乎是相等的。因此，不能在室温下实现稳定的运行。因此，有必要用其他器件替换有这些问题的MOSFET。快闪存储器就是其他器件中的一种。参考图1，传统的快闪存储器包括在传统的MOSFET中所使用的衬底10和在衬底10上形成的栅叠层12。由预定距离隔开的源区10s和漏区10d形成在衬底10中。栅叠层12位于源区10s和漏区10d之间的衬底10之上。栅叠层12包含顺序堆叠的栅绝缘薄膜12a、其中捕获电子的浮动栅12b、层间绝缘层12c和控制栅12d。快闪存储器是一种FET(场效应管)，也是一种非易失性存储器，当断电之后，俘获在浮动栅12b内的电子保留在其中。因此，可以使用快闪存储器来实现非易失性存储器，其价格将低于动态随机存取存储器(DRAM)。虽然具有这个优势，但是图1所描述的快闪存储器记录速度低，记录电压高并只能被记录大约10,000次，并且快闪存储器的栅绝缘薄膜不得不形成得足够厚以增加保持时间。因此，快闪存储器缩小的量是有限的。最近，提出了使用纳米技术的快闪存储器。这样的快闪存储器包括由纳米点形成的浮动栅。然而，在这种情况下，由于形成浮动栅的蚀刻过程是在形成纳米点之后才执行，因此，由于纳米点相对栅绝缘膜的蚀刻选择性，在纳米点附近的栅的边缘变得不均匀，尤其是栅中的部分纳米点会从栅中进发出来(burst out)。
技术实现思路
本专利技术提供了一种制造存储器的方法，其中硅纳米点分布在栅中，并且硅纳米点防止从栅中进发出来。根据本专利技术的一个方面，提供了一种制造存储器的方法，其包括在衬底上形成栅，该栅包括绝缘薄膜，还包括在该绝缘薄膜中按预定距离分隔开并顺序堆叠的纳米点层和导电薄膜图案，在衬底中形成源区和漏区，分别在源区和漏区上形成第一和第二金属层。栅的形成包括在衬底上形成栅叠层，栅叠层包括绝缘薄膜，还包括用于形成在绝缘薄膜中顺序叠放并以预定距离隔开的纳米点层以及导电薄膜图案的材料薄膜，将材料薄膜转化为纳米点层，该纳米层包括至少一个纳米点。材料薄膜的转化包括使栅叠层退火直到用于形成纳米点层的材料薄膜变成纳米点层。栅叠层的形成包括顺序在衬底上叠放第一绝缘薄膜，用于形成纳米点层的材料薄膜、第二绝缘薄膜、导电薄膜和第三绝缘薄膜，通过将第一绝缘薄膜、用于形成纳米点层的材料薄膜、第二绝缘薄膜、导电薄膜和第三绝缘薄膜形成图案而形成叠层，并且在叠层的侧面形成隔离物。源区和漏区的形成可以在把用来形成纳米点层的材料薄膜转化为纳米点层之前进行。用于形成纳米点层的材料薄膜可以是SiO2-x薄膜和Si3N4-x薄膜(0＜x＜1)中的一种。栅可以在700-1100℃的温度下退火30秒钟到1小时。根据本专利技术的另一方面，提供了栅的形成方法，其包括在衬底上形成第一绝缘薄膜，在第一绝缘薄膜上形成用于形成纳米点的材料薄膜，形成纳米点材料薄膜的图案，其通过将用于形成纳米点的材料薄膜形成图案来界定形成栅的区域，将纳米点材料薄膜图案转化为包含至少一个纳米点的纳米点层，在第一绝缘薄膜上形成覆盖纳米点层的第二绝缘薄膜，在纳米点层之上的第二绝缘薄膜的区域上形成导电薄膜图案，在第二绝缘薄膜上形成覆盖导电薄膜图案的第三绝缘薄膜，以及将第一至第三绝缘薄膜形成图案使得导电薄膜图案和纳米点层被包括在所得的产物中。第一至第三绝缘薄膜可以由同样的材料形成。形成纳米点的材料薄膜可以由SiO2-x薄膜和Si3N4-x薄膜(0＜x＜1)中的一种形成。形成纳米点的材料薄膜可以通过退火转化为纳米点层。退火可以在700-1100℃的温度下历时30秒钟到1小时完成。根据本专利技术的另一方面，提供了栅的形成方法，其包括在衬底上形成第一绝缘薄膜，把形成纳米点的籽晶注入到第一绝缘薄膜中，通过将其中注入了籽晶的第一绝缘薄膜形成第一绝缘薄膜图案，其界定了用来形成栅的区域，在第一绝缘薄膜图案中形成包含至少一个纳米点的纳米点层，在衬底上形成覆盖包括纳米点层的第一绝缘薄膜图案的第二绝缘薄膜，在纳米点层正上方的第二绝缘薄膜部分形成导电薄膜图案，在第二绝缘薄膜上形成覆盖导电薄膜图案的第三绝缘薄膜，以及将第一至第三绝缘薄膜形成图案使得导电薄膜图案和纳米点层被包括在所得的产物中。第一至第三绝缘薄膜可以由氧化硅薄膜形成。籽晶可以是硅籽晶。第一绝缘薄膜图案的形成可以先于把形成纳米点的晶粒注入到第一绝缘薄膜进行。纳米点层可以通过对第一绝缘薄膜图案退火形成。退火可以在700-1100℃的温度下历时30秒钟到1小时完成。使用本专利技术可以在存储器的栅中形成均匀分布的硅纳米点，而不会使纳米点突出到栅的外部。附图说明通过参考附图详细地描述其典型的实施例，本专利技术的上述和其他特征和优点将变得更加清楚，其中图1是传统快闪存储器的横截面视图；图2至图6是横截面图，描述了根据本专利技术第一实施例的一种存储器的制造方法，该存储器包含具有均匀分布硅纳米点的栅；图7至16是横截面图，描述了根据本专利技术第二实施例的一种存储器的制造方法，该存储器包含具有均匀分布硅纳米点的栅；图17至29是横截面图，描述了根据本专利技术第三实施例的一种存储器的制造方法，该存储器包含具有均匀分布硅纳米点的栅；图30是根据本专利技术一个实施例形成的存储器的栅的横截面的SEM图像；和图31是包含在根据本专利技术的一个实施例所形成的存储器的栅中的硅纳米点的SEM图像。具体实施例方式将参考附图对本专利技术做更全面的描述，其中本专利技术优选的实施例以举例的方式示出。为清楚起见，在附图中区域以及层的厚度被夸大。所有附图中类似的附图标记表示类似的元件。<第一实施例> 现在将参考图2至图6对根据本专利技术第一实施例的制造存储器的方法(以下，称为第一制造方法)进行描述。参考图2，第一绝缘薄膜42、用于形成纳米点的纳米点材料薄膜44、第二绝缘薄膜46、导电薄膜48和第三绝缘薄膜50顺序形成在衬底40上。衬底40可以是半导体衬底，第一绝缘薄膜42是一个隧道薄膜，它可以是氧化硅薄膜(SiO2)。纳米点材料薄膜44可以是具有足够厚度以俘获电子的材料薄膜，比如氧化硅(SiO2-x)薄膜或者氮化硅(Si3N4-x)薄膜，其中0＜x＜1。第二绝缘薄膜46可以是预先确定的氧化物薄膜，比如氧化硅薄膜。同样，用来形成控制栅的导电薄膜48可以是掺杂多晶硅薄膜或者金属薄膜。接下来，在第三绝缘薄膜50上形成界定栅形成区域的感光薄膜图案(未示出)。然后，使用感光薄膜图案作为掩模，顺序蚀刻出第三绝缘薄膜50、导电薄膜48、第二绝缘薄膜46、纳米点材料薄膜44和第一绝缘薄膜42。蚀刻进行直到暴露出衬底40。当蚀刻完成之后，去除感光薄膜图案。从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造存储器的方法，包括：在衬底上形成栅，所述栅包括绝缘薄膜，还包括在所述绝缘薄膜中以预定距离彼此隔开并顺序叠放的纳米点层和导电薄膜图案；在所述衬底中形成源区和漏区；以及分别在所述源区和漏区上形成第一和第二金属层。

【技术特征摘要】
KR 2004-3-4 14594/041.一种制造存储器的方法，包括在衬底上形成栅，所述栅包括绝缘薄膜，还包括在所述绝缘薄膜中以预定距离彼此隔开并顺序叠放的纳米点层和导电薄膜图案；在所述衬底中形成源区和漏区；以及分别在所述源区和漏区上形成第一和第二金属层。2.权利要求1的方法，其中所述栅的形成包括在所述衬底上形成栅叠层，所述栅叠层包括绝缘薄膜，还包括用于形成在所述绝缘膜中的以预定距离隔开并顺序叠放的纳米点层和导电薄膜图案的材料薄膜；以及将所述材料薄膜转化为纳米点层，所述纳米点层包括至少一个纳米点。3.权利要求2的方法，其中所述材料薄膜的转化包括将所述栅叠层退火直到用于形成纳米点层的材料薄膜变成纳米点层为止。4.权利要求2的方法，其中所述栅叠层的形成包括在衬底上顺序叠放第一绝缘薄膜、用于形成纳米点层的材料薄膜、第二绝缘薄膜、导电薄膜和第三绝缘薄膜；通过将所述第一绝缘薄膜、用于形成纳米点层的材料薄膜、第二绝缘薄膜、导电薄膜和第三绝缘薄膜形成图案而形成叠层；以及在叠层的侧面形成隔离物。5.权利要求2的方法，其中所述源区和漏区的形成在所述用来形成纳米点层的材料薄膜转化为纳米点层之前。6.权利要求2的方法，其中所述用来形成纳米点层的材料薄膜是SiO2-x薄膜和Si3N4-x薄膜(0＜x＜1)中的一种。7.权利要求5的方法，其中所述用来形成纳米点层的材料薄膜是SiO2-x薄膜和Si3N4-x薄膜(0＜x＜1)中的一种。8.权利要求3的方法，其中所述栅在700-1100℃的温度下被退火30秒钟到1小时。9.权利要求1的方法，其中所述栅的形成包括在所述衬底上形成第一绝缘薄膜；在所述第一绝缘薄膜上形成用来形成纳米点的材料薄膜；通过将所述用于形成纳米点的材料薄膜形成图案而形成纳米点材料薄膜图案，所述纳米点材料薄膜图案界定了栅形成的区域；将所述纳米点材料薄膜图案转化为纳米点层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳寅儆，郑守桓，柳元壹，
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]