專利名稱：Sonos閃存器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，特別是涉及一種SONOS閃存器件；為此，本發(fā)明還涉 及半導(dǎo)體集成電路制造工藝。
背景技術(shù)：
SONOS是多晶硅-上層氧化物-氮化物-下層氧化物-單晶硅(Silicon-Oxide -Nitride-Oxide-Silicon)的多層膜結(jié)構(gòu)的簡稱，SONOS閃存器件的柵結(jié)構(gòu)具體為多晶硅 柵-控制氧化層-氮化硅陷阱層-隧穿氧化層-硅襯底。SONOS閃存器件因為具備良好的 等比例縮小特性和抗輻照特性而成為目前主要的閃存類型之一。SONOS閃存器件面臨的可 靠性問題主要有兩個一是電擦寫持久力(Endurance)特性，就是衡量SONOS器件在多次編 程/擦除之后，器件特性方面可能的退化。二是數(shù)據(jù)保持力(Data Retention)特性，就是 S0N0S器件的數(shù)據(jù)保存能力，業(yè)界一般要求的數(shù)據(jù)保存能力在10年以上。現(xiàn)有S0N0S器件一般應(yīng)用熱氧化膜作為控制氧化層，為了保證S0N0S器件的擦寫 速度以及可靠性性能，熱氧化膜的厚度受到限制，通常比較薄。而較薄的熱氧化膜將導(dǎo)致隔 離性能下降，使得S0N0S器件的氮化硅陷阱層會通過所述熱氧化膜和柵極交換電子，會發(fā) 生保存在氮化硅陷阱層中的電子逃離、以及發(fā)生柵注入問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種S0N0S閃存器件，能提高S0N0S閃存器件 的可靠性能力并能抑制柵電極注入。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供一種S0N0S閃 存器件制造方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的S0N0S閃存器件的柵結(jié)構(gòu)為多晶硅柵-控制氧化 層-氮化硅陷阱層-隧穿氧化層-硅襯底。所述控制氧化層是由結(jié)構(gòu)為第三層氧化膜-第 二層氮化膜-第一層氧化膜的0N0多層膜組成。所述0N0多層膜的厚度為10 A 1000 Ao 本發(fā)明的S0N0S閃存器件成膜后的結(jié)構(gòu)為多晶硅柵-第三層氧化膜的0N0多層膜-第二 層氮化膜-第一層氧化膜-氮化硅陷阱層-隧穿氧化層-硅襯底，為一種S0N0N0S多層膜 結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的S0N0S閃存器件制造方法為，包括如下步驟步驟一，采用高溫低壓熱氧化工藝形成所述隧穿氧化層；步驟二，采用高溫低壓淀積工藝制備所述氮化硅陷阱層；步驟三，采用高溫低壓淀積工藝制備所述0N0多層膜的第一層氧化膜；步驟四，采用高溫低壓淀積工藝制備所述0N0多層膜的第二層氮化膜；步驟五，采用高溫低壓淀積工藝制備所述0N0多層膜的第三層氧化膜。本發(fā)明是利用所述0N0多層膜代替單一的熱氧化膜作為S0N0S器件的控制氧化 層，即所述0N0多層膜是在原先單一的熱氧化膜中間加入了一定厚度的氮化膜。氮化膜具 有如下兩種特性一種是氮化膜具有對電子的捕獲作用，使得電子在氮化膜中不能輕易移動；另一種是相對于氧化膜，氮化膜具有高介電常數(shù)材料特性，使得在同等電學(xué)厚度情況下 可以有更厚的物理厚度，也即是在保證器件的電學(xué)性質(zhì)不變的條件下本發(fā)明所述ONO多層 膜相對于現(xiàn)有SONOS器件的單一的熱氧化膜要厚，從而可以防止氮化硅陷阱中的電子逃脫 到柵電極中，另一方面也可以抑制柵注入效應(yīng)。所以本發(fā)明所述SONOS器件的有益效果為 能提高器件的可靠性也即能提高器件的電擦寫持久力特性和數(shù)據(jù)保持力特性；以及能抑制 柵注入效應(yīng)的。同時本發(fā)明所述SONOS器件制造方法具有工藝比較簡單，易于集成，成本 低，可以用于批量生產(chǎn)的優(yōu)點。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是本發(fā)明SONOS閃存器件制造方法的主要工藝流程示意圖；圖2是本發(fā)明SONOS閃存器件在制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖2E所示，為本發(fā)明SONOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖，是在硅襯底1由下往上依次形 成有一隧穿氧化層2、一氮化硅陷阱層3、一第一層氧化膜4、一第二層氮化膜5、一第三層氧 化膜6。所述第一層氧化膜4、第二層氮化膜5、第三層氧化膜6—起組成為ONO多層膜。和 現(xiàn)有SONOS器件的控制氧化層由一熱氧化層組成相比，本發(fā)明所述SONOS器件的控制氧化 層由所述ONO多層膜組成，使所述SONOS器件具有S0N0N0S結(jié)構(gòu)形式。所述ONO多層膜的 厚度為10 A 1000 A。如圖1所示，為本發(fā)明SONOS器件制造方法的主要工藝流程示意圖。包括如下步 驟步驟一，如圖2A所示，采用高溫低壓熱氧化工藝在所述硅襯底1上生長所述隧穿 氧化層2 ；步驟二，如圖2B所示，采用高溫低壓淀積工藝在所述隧穿氧化層2制備所述氮化 硅陷阱層3 ；步驟三，如圖2C所示，采用高溫低壓淀積工藝制備所述ONO多層膜的第一層氧化 膜4;步驟四，如圖2D所示，采用高溫低壓淀積工藝制備所述ONO多層膜的第二層氮化 膜5，本步工藝的溫度條件400°C 800°C ；步驟五，如圖2E所示，采用高溫低壓淀積工藝制備所述ONO多層膜的第三層氧化 膜6。以上通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限 制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種SONOS閃存器件，其柵結(jié)構(gòu)為多晶硅柵-控制氧化層-氮化硅陷阱層-隧穿氧 化層-硅襯底，其特征在于所述控制氧化層是由結(jié)構(gòu)為第三層氧化膜-第二層氮化膜-第 一層氧化膜的ONO多層膜組成。
2.如權(quán)利要求1所述的SONOS閃存器件，其特征在于所述ONO多層膜的厚度為10A 1000 Ao
3.一種SONOS閃存器件制造方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一，所述隧穿氧化層成膜；步驟二，所述氮化硅陷阱層制備； 步驟三，所述ONO多層膜的第一層氧化膜制備； 步驟四，所述ONO多層膜的第二層氮化膜制備； 步驟五，所述ONO多層膜的第三層氧化膜制備。
4.如權(quán)利要求3所述的SONOS閃存器件制造方法，其特征在于步驟一采用高溫低壓 熱氧化工藝。
5.如權(quán)利要求3所述的SONOS閃存器件制造方法，其特征在于步驟二采用高溫低壓 淀積工藝。
6.如權(quán)利要求3所述的SONOS閃存器件制造方法，其特征在于步驟三采用高溫低壓 淀積工藝。
7.如權(quán)利要求3所述的SONOS閃存器件制造方法，其特征在于步驟四采用高溫低壓 淀積工藝。
8.如權(quán)利要求3所述的SONOS閃存器件制造方法，其特征在于步驟五采用高溫低壓 淀積工藝。
9.如權(quán)利要求3、7所述的SONOS閃存器件制造方法，其特征在于步驟四的高溫低壓 淀積工藝的溫度為400°C 800°C。
10.如權(quán)利要求3所述的SONOS閃存器件制造方法，其特征在于所述ONO多層膜的厚 度為10 A 1000 A。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種SONOS閃存器件，其柵結(jié)構(gòu)為多晶硅柵-控制氧化層-氮化硅陷阱層-隧穿氧化層-硅襯底，所述控制氧化層是由結(jié)構(gòu)為第三層氧化膜-第二層氮化膜-第一層氧化膜的ONO多層膜組成。所述SONOS閃存器件能提高可靠性并能抑制柵電極注入。本發(fā)明還公開了一種SONOS閃存器件制造方法，包括隧穿氧化層成膜；氮化硅陷阱層制備；第一層氧化膜制備；第二層氮化膜制備；第三層氧化膜制備。所述SONOS閃存器件制造方法具有工藝比較簡單，易于集成，成本低，可以用于批量生產(chǎn)的優(yōu)點。
文檔編號H01L29/51GK102054842SQ200910201779
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者孫勤, 楊欣 申請人:上海華虹Nec電子有限公司