电荷库结构制造技术

本发明专利技术涉及绝缘体上半导体型结构的制造方法，所述结构包括供体衬底（１０）的半导体层（１１）、绝缘体层（６０）和受体衬底（２０），所述方法包括将供体衬底（１０）键合在受体衬底（２０）上，这些衬底中的至少一个被覆有绝缘体层，其特征在于，该方法包括在键合界面形成所谓的俘获界面（３０），所述俘获界面（３０）包含适于保持电荷载流子的电活性陷阱。本发明专利技术还涉及绝缘体上半导体型结构，所述结构包含俘获界面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及绝缘体上半导体型结构的制造方法，所述制造方法用于 将数据存储在该结构中。
技术介绍
闪存的制造基于在沟道与栅极之间具有植入栅氧中的浮动栅极的MOS (金属氧化物半导体)器件的使用。通过在浮动栅极中俘获电子来 存储数据，浮动栅极起到存储器元件的作用。存储器的原理包括根据所存储的数据修改晶体管的电流-电压特性。数据存储包括将电荷储存在浮动栅极中，或者如果适用，储存在节 点中。这些电荷引起如图1中箭头所表示的电流-电压曲线的平移。通过 观察读出电压处的电流水平可读出这些数据。在图1的实例中，在状态0 (对应于放电的栅极)时，无电流流动，在状态l (对应于充电的栅极) 时，电流可以流动。节点和其它离散型存储器件的主要优点在于以下事实，即，如果栅 氧出现局部错误，则所引发的泄露仅使单一节点放电，而不同于连续栅 极的情况，使整个浮动栅极放电。事实上，在近十年来，为克服元件小型化所带来的问题，己经开发 出了在浮动栅极中包含离散型存储器件并且不包含传统的连续型存储器 件的新型存储器器件。因此，可以发现使用例如氮化物、所谓的高k (即，高介电常数)材料或半导体纳米晶体等材料的离散型俘获存储器。半导体纳米晶体(也称作节点或点)存储器由于具备高集成密度、 低能耗和低制造成本的优点，因此在尺寸小型化方面非常有前途。有鉴 于此，发现了使用硅或锗纳米晶体的闪存。在这一方面，例如可以参考 Kan 等的文章 Nanocrystalline Ge Flash Memories: Electrical5Characterization and Trap Engineering (Advanced Materials for Micro and N謹systems， 2005年1月)。这些节点存储器的原理基于纳米晶体与反型层之间通过薄隧道电介 质的电荷交换。在各节点上进行充、放电子和由此带来的充、放数据。现在，可釆用各种技术在衬底中形成纳米晶体，例如气溶胶技术， 或利用PECVD (等离子体增强化学气相沉积)，或利用注入。美国专利申请US 2002/0017657因此描述了通过注入和热处理形成 节点。在该申请中，于氧化层中形成纳米晶体，所述氧化层随后被用作 用于固定存储器制造的栅氧。然而，如该文献中所述的节点的形成局限于硅衬底，并且无法应用 于诸如SeOI (绝缘体上半导体)型衬底等多层衬底。事实上，在绝缘层上方，衬底表面上存在半导体层会使注入步骤难 以执行。实际上，必须施加高注入能量，这将引起特别是注入区域精度 的损失和半导体膜损伤的产生。另外，半导体层的存在将不能进行例如该文献中所述的热处理。事 实上，所采用的热处理是氧化处理，并且存在的氧不与植入的绝缘体层 反应，但在表面上与半导体层反应。美国专利申请US 2004/0108537提供了下述结构的形成，所述结构 包括基础衬底、电荷俘获区和半导体层，其中，可制造诸如晶体管等电 子元件。俘获区包括一个以上绝缘体层，其中混入有形成俘获中心的原 子物种或纳米晶体。然而，所述俘获区必须具有足够的厚度以使存储器 正常工作。事实上，形成具有令人满意的均一性和令人满意的质量的非 常薄的区域是很困难的。然而，俘获区越厚，要施加的电压则越高。因此，本专利技术的一个目的是使得能够在绝缘体上半导体(SeOI)型衬底 中进行数据存储，从而能够使用比现有技术更低的电压。
技术实现思路
本专利技术的第一目的涉及绝缘体上半导体型结构的制造方法，所述结 构包括供体衬底的半导体层、绝缘体层和受体衬底，所述方法包括将供体衬底键合在受体衬底上，这些衬底中的至少一个被覆有绝缘体层，所 述方法包括在键合界面形成所谓的俘获界面，所述俘获界面包含适于保 持电荷载流子的电活性陷阱。此处的术语俘获界面是指以下情况，即，陷阱位于所述结构的 给定深度Z处且位于属于所述结构的两个层之间，其不同于显示一定厚 度的层。该术语表明，在界面任何一侧，两个层都直接接触，并且不 为连续表面所分隔。如图2所示，Z轴垂直于各层表面，其原点位于半导 体层的自由表面，并指向深度增加的方向。根据本专利技术的第一实施方式，俘获界面形成于被覆这些衬底中的一 个的绝缘体层与另一衬底之间的界面处。根据本专利技术的另一实施方式，这些衬底中的一个被覆有第一介电层， 另一衬底被覆有第二介电层，使得通过键合这两个介电层，在这两个层 的界面处形成俘获界面，来获得绝缘体层。特别有利的是，被称作隧道电介质的第一介电层的厚度为1.5 nm 25 nm，被称作控制电介质的第二介电层的厚度为4 nm 50 nm。根据本专利技术的其它特征，可以单独采用或组合釆用以下内容-所述方法包括，在键合之前，在位于界面处的那些层中至少一个 的表面上形成电活性缺陷；-通过等离子体处理获得所述缺陷的形成，所述等离子体处理优选施加于控制介电层上；所述等离子体包括氧、氩、氮、氯或氟；-根据本专利技术的一个替代实施方式，通过适于在位于界面处的那些 层中至少一个的表面上沉积杂质的处理获得所述缺陷；-所述处理为在含有所述杂质的环境中的热处理；所述杂质优选锗 原子；-所述处理为旋涂含有所述杂质的溶液；所述杂质为锗、选自第m、IV或V族元素的掺杂物、选自K+、 Na+、 F、 Cl—的离子或选自铁和铝的 金属；-所述键合是通过分子附着的键合；-在键合之前，通过等离子体活化位于界面处的那些层中的至少一-所述方法包括，在键合之前，于供体衬底中形成脆化带以界定半 导体层，以及在键合之后，沿所述脆化带剥离以将半导体层转移到受体衬底；-受体衬底被覆有控制介电层，并在键合之前，在位于所述控制介 电层下方的受体衬底中注入浓度大于1017 cm's的掺杂物，以在控制介电 层下方形成导电性掺杂层。本专利技术的另一目的涉及一种绝缘体上半导体型结构，所述结构包括 供体衬底的半导体层、绝缘体层和受体衬底，所述结构包括位于绝缘体 层中或位于绝缘体层与这些衬底中的一个之间的界面处的所谓的俘获界 面，所述俘获界面包含适于保持电荷载流子的电活性陷阱。特别有利的是，绝缘体层包括第一介电层和第二介电层，俘获界面 位于这两个介电层之间的界面处。优选的是，被称作隧道电介质的第一介电层的厚度为1.5 nm 25nm，被称作控制电介质的第二介电层的厚度为4 nm 50 nm。根据一个具体实施方式，受体衬底被覆有控制介电层，所述衬底是复合衬底，其包括位于控制介电层下方的基础衬底、氧化层和导电层或 半导体层。第一和第二介电层优选为选自Si02、 SiO2.xNx(0<xS 1)、诸如二氧 化铪或氧化钇、锶钛二氧化物、氧化铝、二氧化锆、五氧化二钽、二氧 化钛以及它们的氮化物和硅化物等高k型电介质的材料。有利的是，俘获界面包含杂质，所述杂质选自氮、锗、选自第III、 IV或V族元素的掺杂物、选自K+、 Na+、 F—、 Cl—的离子或选自铁和铝的 金属，所述杂质浓度为1013原子/(^2 1015原子/0112。附图说明参照加注的附图，本专利技术的其它特点、目的和优点在下面的详细说 明中将得到体现，附图中-图1说明的是根据栅极的充电或放电状态的电流-电压曲线，-图2A说明的是本专利技术的SeOI型结构，-图2B说明的是该结构的替代实施方式，-图3A 图3E表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘体上半导体型结构的制造方法，所述结构包括供体衬底（１０）的半导体层（１１）、绝缘体层（６０）和受体衬底（２０），所述方法包括将供体衬底（１０）键合在受体衬底（２０）上，所述衬底中的至少一个被覆有绝缘体层，其特征在于，所述方法包括在键合界面形成所谓的俘获界面（３０），所述俘获界面（３０）包含适于保持电荷载流子的电活性陷阱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2007-7-26 07567381.一种绝缘体上半导体型结构的制造方法，所述结构包括供体衬底(10)的半导体层(11)、绝缘体层(60)和受体衬底(20)，所述方法包括将供体衬底(10)键合在受体衬底(20)上，所述衬底中的至少一个被覆有绝缘体层，其特征在于，所述方法包括在键合界面形成所谓的俘获界面(30)，所述俘获界面(30)包含适于保持电荷载流子的电活性陷阱。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述俘获界面形成于被 覆所述衬底中的一个的所述绝缘体层(60)与另一衬底之间的界面处。3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述衬底中的一个被覆 有第一介电层(40)，另一衬底被覆有第二介电层(50)，使得通过键合两个 介电层(40、 50)，在这两个层(40、 50)之间的界面处形成所述俘获界面(30)， 来获得所述绝缘体层(60)。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，被称作隧道电介质 的第一介电层(40)的厚度为1.5 nm 25 nm，被称作控制电介质的第 二介电层(50)的厚度为4nm 50nm。5. 如权利要求1 4的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法 包括在键合之前在位于所述界面处的所述层中的至少一个的表面上形成 电活性缺陷(31)。6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过等离子体处理实现 所述缺陷(31)的形成。7. 如权利要求6与权利要求4组合所述的方法，其特征在于，在所 述控制介电层(50)上进行所述等离子体处理。8. 如权利要求6或7的任一项所述的方法，其特征在于，所述等离 子体包括氧、氩、氮、氯或氟。9. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过适于在位于所述界 面处的所述层中的至少一个的表面上沉积杂质的处理来获得所述缺陷 (31)。10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述处理是在含有所述杂质的环境中的热处理。11. 如权利要求io所述的方法，其特征在于，所述杂质为锗原子。12. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述处理为旋涂含有 所述杂质的溶液。13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述杂质为锗、选自第m、 iv或v族元素的掺杂物、选自K+、 Na+、 r、 cr的离子或选自铁和铝的金属。14. 如权利要求1 13的任一项所述的方法，其特征在于，所述键 合是通过分子附着的键合。15. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，在键...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克阿利伯特，塞巴斯蒂安凯尔迪勒，
申请(专利权)人：硅绝缘体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]