專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
閃存器件是一種非易失性存儲器件，即使在未供電至閃存器件時，閃存器件仍能 保留存儲在存儲單元中的信息，并且在被安裝到印刷電路板上時，能高速電擦除信息。
電可擦除與可編程的非易失性存儲器被稱為EEPR0M(電可擦除可編程只讀存儲 器)。利用浮柵單元的非易失性存儲器件長期以來被廣泛應(yīng)用。 近來，由于半導(dǎo)體器件被高度集成，需要對傳統(tǒng)浮柵單元減小尺寸。但是，因?yàn)?在編程/擦除操作中需要高電壓并且必須保證工藝余量(processmargin)以限定隧道 (tunnel)等，所以縮小傳統(tǒng)浮柵單元尺寸存在著限制。為此，已進(jìn)行各種研究，用硅_氧化 物-氮化物-硅(S0N0S)、鐵電隨機(jī)存取存儲器(FeRAM)、單電子晶體管(SET)、氮化物只讀存 儲器(NROM)等來替代浮柵單元。其中，SONOS單元已被聚焦為替換浮柵單元的下一代單元。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種能被用于閃存器件的半導(dǎo)體器件及其制造方法。在實(shí) 施例中，提供了一種具有SONOS結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制造方法，通過向存儲數(shù)據(jù)的氮化 物層添加氟，所述半導(dǎo)體器件能減小捕獲密度，從而改善半導(dǎo)體器件中的數(shù)據(jù)保持特性。
根據(jù)實(shí)施例的一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底上的第一絕緣層圖案、第一絕緣層 圖案上的包含氟的第二絕緣層、第二絕緣層圖案上的第三絕緣層圖案以及第三絕緣層圖案 上的多晶硅圖案。 根據(jù)實(shí)施例的一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層、 通過使用含有氟的氣體在第一絕緣層上形成第二絕緣層、在第二絕緣層上形成第三絕緣 層、在第三絕緣層上形成多晶硅層、以及通過圖案化多晶硅層、第三絕緣層、第二絕緣層和 第一絕緣層來形成柵極圖案。 根據(jù)實(shí)施例的一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層、 在第一絕緣層上形成第二絕緣層、通過離子注入工藝向第二絕緣層注入氟、在第二絕緣層 上形成第三絕緣層、在第三絕緣層上形成多晶硅層、以及通過圖案化多晶硅層、第三絕緣 層、第二絕緣層和第一絕緣層來形成柵極圖案。 根據(jù)實(shí)施例的一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層、 在第一絕緣層上形成第二絕緣層、通過等離子體工藝向第二絕緣層注入氟、在第二絕緣層 上形成第三絕緣層、在第三絕緣層上形成多晶硅層、以及通過圖案化多晶硅層、第三絕緣 層、第二絕緣層和第一絕緣層來形成柵極圖案。


圖1至圖6是顯示了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造過程的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖描述根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件及其制造方法。在所公開實(shí) 施例的描述中，可被理解的是，當(dāng)一層(或膜)、一個區(qū)域、一個圖案或一個結(jié)構(gòu)被稱為在另 一襯底、另一層(或膜)、另一區(qū)域、另一焊墊或另一圖案"上(上面/上方/上部)"或"下 (下面/下方/下部)"時，則其既可以直接位于另一襯底、層(或膜)、區(qū)域、焊墊或圖案 上，或者也可存在中間層。此外，可被理解的是，當(dāng)一層(或膜)、一個區(qū)域、一個圖案、一個 焊墊或一個結(jié)構(gòu)被稱為位于兩層(或膜)、區(qū)域、焊墊或圖案"之間"時，則其可以是位于兩 層(或膜)、區(qū)域、焊墊或圖案之間的唯一層，或者也可存在一層或更多中間層。因而，其含 義應(yīng)由本發(fā)明的技術(shù)原理決定。 在本發(fā)明的以下描述中，當(dāng)援引于此的對已知功能和配置的詳細(xì)描述會使本發(fā)明 的主題不清楚時，將被省略。
圖1至圖6是顯示了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造過程的剖視圖。
如圖1所示，準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底10。
半導(dǎo)體襯底10可包括硅襯底。 可在半導(dǎo)體襯底10上形成隔離層(未示出)，以限定有源區(qū)。例如，在半導(dǎo)體襯底
10中形成溝槽，并且在溝槽中填充氧化物層，從而形成隔離層(未示出)。 如圖2所示，在半導(dǎo)體襯底10上形成第一絕緣層21。 可通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝來沉積第一絕緣層21。 第一絕緣層21可包括氧化物層。 第一絕緣層21的厚度可為約5到100 A 。 當(dāng)在非易失性存儲器件中執(zhí)行編程或擦除操作時，第一絕緣層21可作為隧道氧 化物層。 然后，如圖3所示，在第一絕緣層21上形成第二絕緣層22。
第二絕緣層22可包括硅氮化物層。 在非易失性存儲半導(dǎo)體存儲器件中，第二絕緣層22捕獲電荷以執(zhí)行程序。 在第二絕緣層22形成后，可將氟注入到第二絕緣層22內(nèi)。S卩，在一特定實(shí)施例中，
將氟注入到硅氮化物層內(nèi)。 在硅氮化物層中氟與硅鍵合，從而減小了懸掛鍵(dangling bond)的數(shù)目，因此減 小了捕獲密度(trap density)。 這樣，當(dāng)在第二絕緣層22中有太多電子被捕獲時因電子之間的排斥效應(yīng)引起的 數(shù)據(jù)噪聲可被減小。 也就是說，因?yàn)樵诘诙^緣層22內(nèi)注入氟，第二絕緣層22的電荷捕獲能力可被調(diào) 整，從而數(shù)據(jù)保持特性和數(shù)據(jù)可靠性可被改善。 此外，如果在第二絕緣層22中減小捕獲密度，則當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)程序時，可減小電荷 庫侖排斥，從而可維持氮化物層的電容特性。因此，在不改變其它部件設(shè)計(jì)的情況下可降低 制造成本。 此外，在第二絕緣層22內(nèi)注入的氟可與Si3N4的硅懸掛鍵穩(wěn)定鍵合。
第二絕緣層22的厚度可為約5至IJ100 A。
在下文中，將描述在第二絕緣層22內(nèi)注入氟的工藝。 可通過等離子體機(jī)制或注入機(jī)制在第二絕緣層22內(nèi)注入氟。 在等離子體機(jī)制的情況下，在沉積第二絕緣層22之后，通過以10 20sccm的流 速在1000 1500W的功率下提供C4F8氣體，來對氟進(jìn)行等離子體處理，從而在第二絕緣層 22內(nèi)注入氟。 在注入工藝的情況下，在沉積第二絕緣層22之后，通過使用注入注射器以
1 X 1011 5 X 1013cm—2的劑量提供F+離子，從而在第二絕緣層22內(nèi)注入氟。 在另一實(shí)施例中，當(dāng)沉積第二絕緣層22時，通過提供SiF4和NH3氣體可形成含有
氟的氮化物層。 在這種情況下，在1 100mTorr的壓力下，以1 1500sccm的流速提供SiF4氣
體，且SiF4氣體與NH3氣體的比例為(1 3) : (4 10)。 然后，如圖4所示，在第二絕緣層22上形成第三絕緣層23。 第三絕緣層23可包括硅氧化物層。 第三絕緣層23的厚度可為約5至100 A。 第一至第三絕緣層21至23組成作為介電層的ONO層20。 第一絕緣層21可提供隧穿(tu皿eling)氧化物層，且電荷從襯底10的結(jié)晶硅層 穿過第一絕緣層21。 第二絕緣層22可提供能捕獲電荷的氮化物層。 第三絕緣層23可提供用于將氮化物層與柵電極絕緣的阻擋氧化物層。
然后，如圖5所示，在第三絕緣層23上形成多晶硅層30。
多晶硅層30的厚度可為約1000至3000 A。 然后，如圖6所示，通過圖案化多晶硅層30、第三絕緣層23、第二絕緣層22和第一 絕緣層21，形成非易失性存儲器件的柵極圖案。 然后，通過向半導(dǎo)體襯底10上在柵極圖案的兩側(cè)注入高濃度雜質(zhì)，形成源極和漏 極區(qū)40。 通過將氟注入氮化物層內(nèi)使硅懸掛鍵與氟鍵合，由以上工藝制造的SONOS器件可 減小捕獲密度。這樣，當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)程序時，可減小電荷之間的排斥效應(yīng)，從而可改善數(shù)據(jù)保 持特性與可靠性。 對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可對本發(fā)明做各種更改和變化。因此，本發(fā)明 旨在覆蓋對于該發(fā)明的更改與變化，只要它們落在所附的權(quán)利要求及其等效范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體器件，包括第一絕緣層圖案，位于半導(dǎo)體襯底上；包含氟的第二絕緣層圖案，位于所述第一絕緣層圖案上；第三絕緣層圖案，位于所述第二絕緣層圖案上；以及多晶硅圖案，位于所述第三絕緣層圖案上。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一和第三絕緣層圖案是硅氧化物層圖 案，所述第二絕緣層圖案是硅氮化物層圖案。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中每個所述第一、第二和第三絕緣層圖案的厚度為約5至100 A。
4. 一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟 在半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層； 在所述第一絕緣層上形成包含氟的第二絕緣層； 在所述第二絕緣層上形成第三絕緣層； 在所述第三絕緣層上形成多晶硅層；以及通過圖案化所述多晶硅層、所述第三絕緣層、所述第二絕緣層和所述第一絕緣層，形成 柵極圖案。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中形成所述包含氟的第二絕緣層包括 通過使用含有氟的氣體在所述第一絕緣層上形成所述第二絕緣層。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中使用含有氟的氣體形成所述第二絕緣層包括使用 SiF4氣體和NH3氣體形成硅氮化物層。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中將SiF4氣體與NH3氣體以(1 3) : (4 10)的 比例混合時，通過以1至1500sccm的流速提供SiF4氣體，形成所述硅氮化物層。
8. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中形成所述包含氟的第二絕緣層包括 在所述第一絕緣層上形成用于所述第二絕緣層的材料；以及 通過離子注入工藝將氟注入用于所述第二絕緣層的所述材料。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中將氟注入用于所述第二絕緣層的所述材料包括將 F+離子以1X1011 5X1013cm—2的劑量注入所述第二絕緣層。
10. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中形成所述包含氟的第二絕緣層包括 在所述第一絕緣層上形成用于所述第二絕緣層的材料；以及 通過等離子體工藝將氟注入用于所述第二絕緣層的所述材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底上的第一絕緣層圖案、第一絕緣層圖案上的包含氟的第二絕緣層、第二絕緣層圖案上的第三絕緣層圖案以及第三絕緣層圖案上的多晶硅圖案。氟被包含在第二絕緣層中，所述第二絕緣層可以是氮化物層，其在閃存器件中存儲數(shù)據(jù)，從而在不對電容特性施加影響的情況下改善數(shù)據(jù)保持和可靠性。
文檔編號H01L27/115GK101752411SQ200910260410
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者文在淵 申請人:東部高科股份有限公司