本发明专利技术公开了一种提升ＳＯＮＯＳ数据保持能力的单晶硅无损伤隧穿窗口集成方法；包括以下步骤：隧穿窗口干法刻蚀；隧穿窗口采用磷元素进行沟道注入；高温退火，修复离子注入对衬底的损伤；隧穿窗口氧化膜湿法刻蚀，采用含氢氟酸作为对衬底表面无损伤的湿法药液。本发明专利技术使得后续氧化生成的隧穿氧化膜具有平滑的界面特性，降低了局部电场强化的几率，也降低了电子反向隧穿的几率，从而提高电荷的存储能力以及写入或擦除后的阈值电压窗口。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体制造领域的方法，特别涉及一种单晶硅无损伤隧穿窗口集 成方法。
技术介绍
SONOS闪存器件，因为具备良好的等比例缩小特性，低功耗性和抗辐照特性而成为 目前主要的闪存类型之一。但是其自身结构的固有特性存在一些缺点如其三明治ONO膜 层结构中，底部的隧穿氧化膜非常的薄(10 20A)，这使得数据的保存能力和EEPROM相比 表现不甚理想。所以如何提高SONOS的数据保存能力一直是很有挑战性的课题。目前常用的SONOS平台采用的隧穿窗口集成工艺，存在一些固有的缺点1)采用 原子量相对较大的砷(As)作为隧穿窗口沟道注入的元素，对窗口衬底表面的单晶硅晶格 起到了损伤；2)在隧穿窗口湿法刻蚀时采用了对单晶硅表面具有损伤的含氨根官能团药 液(图1)。以上的两步工艺使得隧穿窗口衬底的单晶硅表面变得粗糙，类似于多晶硅，使其 在后续的隧穿氧化膜中形成了所谓的“textured polyoxide”，即粗糙的多晶硅氧化膜。多 晶硅氧化膜的相对粗糙的界面，导致本地电场在氧化膜一衬底界面局部升高，从而大大 提升了电子的隧穿能力(图2)。这就导致即时在比较低的操作电压下，电子也比较容易地 从氮化膜陷阱层中反向隧穿到衬底中去，从而降低了数据保存力。
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本专利技术实现的对硅衬底无损伤的隧穿窗 口集成工艺，使得后续氧化生成的隧穿氧化膜具有平滑的界面特性，降低了局部电场强化 的几率，也降低了电子反向隧穿的几率，从而提高电荷的存储能力以及写入/擦除后的阈 值电压窗口。本专利技术为解决以上技术问题，提供了一种提升SONOS数据保持能力的单晶硅无损 伤隧穿窗口集成方法，包括以下步骤隧穿窗口干法刻蚀；隧穿窗口采用磷元素进行沟道 注入；高温退火，修复离子注入对衬底的损伤；隧穿窗口氧化膜湿法刻蚀，采用氢氟酸作为 对衬底表面无损伤的湿法药液。本专利技术的有益效果在于使得后续氧化生成的隧穿氧化膜具有平滑的界面特性， 降低了局部电场强化的几率，也降低了电子反向隧穿的几率，从而提高电荷的存储能力以 及写入或擦除后的阈值电压窗口。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是As沟道和含NH4+根的湿法注入对衬底晶格的损伤示意图2是多晶硅氧化膜能带以及局部的电场强度提升示意图；图3是隧穿窗口干法刻蚀示意图；图4是隧穿窗口沟道注入以及后续的高温退火工艺示意图；图5是硅无损隧穿窗口湿法刻蚀示意图；图6是去胶工艺流程示意图；图7是ONO三明治膜层生长示意图；图8是本专利技术实施例方法流程图。具体实施例方式本专利技术公布了一种改良的隧穿窗口集成工艺，采用对衬底表面晶格具有较小轰击 损伤的磷元素作为沟道注入得杂质，此外采用含氢氟酸的药液来进行窗口氧化膜湿法刻， 从而将对衬底单晶硅表面的损伤降到最低程度。这样使得隧穿氧化膜与衬底的界面变得平 滑，降低局部电场强度，从而降低电子反向隧穿的几率，提升数据保存力。如图3-图8所示， 其主要工艺流程如下第一步，隧穿窗口干法刻蚀。这步工艺采用正常的干法刻蚀工艺。第二步，隧穿窗口采用具有较小分子量，对衬底损伤较小的的磷元素进行沟道注 入。第三步，高温退火，修复离子注入对衬底的损伤。第四步，隧穿窗口氧化膜湿法刻蚀。这步工艺采用含氢氟酸的对衬底表面无损伤 的湿法药液。第五步，等离子干法去胶或湿法去胶第六步，ONO三明治膜层生长。本专利技术具有BARC对氧化膜的高选择比，采用分子量较小的施主参杂元素磷，降低 离子注入对衬底的损伤，使得后续氧化生成的隧穿氧化膜具有平滑的界面特性，降低了局 部电场强化的几率，也降低了电子反向隧穿的几率，从而提高电荷的存储能力以及写入/ 擦除后的阈值电压窗口。其中，本专利技术磷元素的注入剂量在2. 0E12 4. 0E12iOnS/cm2之间，其优选的计量 为 3. 0E12ions/cm2。磷元素的注入能量在25kev 35kev之间，其优选的注入能量为30kev。本实施例第三步所述的高温退火，其退火温度在1000 1100°C之间，其优选的温 度为 10500C ο本专利技术的核心在于使用分子量较小的施主参杂元素磷，降低离子注入对衬底的损 伤；同时采用对衬底硅表面无损伤的含氢氟酸药液进行隧穿窗口氧化膜湿法刻蚀。本实施 例所述的结构参数可以根据相应的控制和产能进行优化调整。本专利技术并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描 述和说明本专利技术涉及的技术方案。基于本专利技术启示的显而易见的变换或替代也应当被认为 落入本专利技术的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本专利技术的最佳实施方法，以使得本 领域的普通技术人员能够应用本专利技术的多种实施方式以及多种替代方式来达到本专利技术的 目的。权利要求一种提升SONOS数据保持能力的单晶硅无损伤隧穿窗口集成方法；其特征在于，包括以下步骤隧穿窗口干法刻蚀；隧穿窗口采用磷元素进行沟道注入；高温退火，修复离子注入对衬底的损伤；隧穿窗口氧化膜湿法刻蚀，采用氢氟酸作为对衬底表面无损伤的湿法药液。2.如权利要求1所述提升SONOS数据保持能力的单晶硅无损伤隧穿窗口集成方法；其 特征在于，所述隧穿窗口氧化膜湿法刻蚀之后还包括等离子干法去胶或湿法去胶；ONO三明治膜层生长。3.如权利要求1所述提升SONOS数据保持能力的单晶硅无损伤隧穿窗口集成方法；其 特征在于，磷元素的注入剂量在2. 0E12 4. 0E12ions/cm2之间。4.如权利要求3所述提升SONOS数据保持能力的单晶硅无损伤隧穿窗口集成方法；其 特征在于，磷元素的注入剂量为3. 0E12ions/cm2。5.如权利要求1所述提升SONOS数据保持能力的单晶硅无损伤隧穿窗口集成方法；其 特征在于，磷元素的注入能量在25kev 35kev之间。6.如权利要求5所述提升SONOS数据保持能力的单晶硅无损伤隧穿窗口集成方法；其 特征在于，磷元素的注入能量为30kev。7.如权利要求1所述提升SONOS数据保持能力的单晶硅无损伤隧穿窗口集成方法；其 特征在于，所述的退火温度在1000 iioo°c之间。8.如权利要求7所述提升SONOS数据保持能力的单晶硅无损伤隧穿窗口集成方法；其 特征在于，所述的退火温度为1050°c。全文摘要本专利技术公开了一种提升SONOS数据保持能力的单晶硅无损伤隧穿窗口集成方法；包括以下步骤隧穿窗口干法刻蚀；隧穿窗口采用磷元素进行沟道注入；高温退火，修复离子注入对衬底的损伤；隧穿窗口氧化膜湿法刻蚀，采用含氢氟酸作为对衬底表面无损伤的湿法药液。本专利技术使得后续氧化生成的隧穿氧化膜具有平滑的界面特性，降低了局部电场强化的几率，也降低了电子反向隧穿的几率，从而提高电荷的存储能力以及写入或擦除后的阈值电压窗口。文档编号H01L21/3065GK101887850SQ20091005725公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月13日 优先权日2009年5月13日专利技术者林钢, 王函, 钱文生 申请人:上海华虹Nec电子有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提升ＳＯＮＯＳ数据保持能力的单晶硅无损伤隧穿窗口集成方法；其特征在于，包括以下步骤：隧穿窗口干法刻蚀；隧穿窗口采用磷元素进行沟道注入；高温退火，修复离子注入对衬底的损伤；隧穿窗口氧化膜湿法刻蚀，采用氢氟酸作为对衬底表面无损伤的湿法药液。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王函，林钢，钱文生，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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