電荷捕獲型存儲(chǔ)器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明的實(shí)施例涉及電荷捕獲型存儲(chǔ)器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]閃存是一種重要的非易失性存儲(chǔ)器。傳統(tǒng)的閃存一般包括襯底、以及依次設(shè)置在襯底上的電荷隧穿層、浮置柵極、電荷阻擋層和控制柵極，浮置柵極用作電荷存儲(chǔ)層。隨著用戶對(duì)高存儲(chǔ)密度的不斷要求，閃存的特征尺寸不斷減小;在此情形下，對(duì)于采用浮置柵極作為電荷存儲(chǔ)層的傳統(tǒng)閃存而言，浮置柵極之間的電容耦合、電荷隧穿層中的點(diǎn)缺陷導(dǎo)致浮置柵極保存的電荷泄露等問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，嚴(yán)重限制了傳統(tǒng)閃存的發(fā)展。
[0003]目前，電荷捕獲型存儲(chǔ)器作為一種新型閃存而被廣泛研究。在電荷捕獲型存儲(chǔ)器中，采用絕緣材料例如氮化硅代替?zhèn)鹘y(tǒng)閃存中的浮置柵極以作為電荷存儲(chǔ)層。由于絕緣材料例如氮化硅用作電荷存儲(chǔ)層，因此電荷捕獲型存儲(chǔ)器可以克服如上所述的傳統(tǒng)閃存中存在的諸多問(wèn)題。另外，電荷捕獲型存儲(chǔ)器還具有穩(wěn)定性高、功耗低、抗輻照能力強(qiáng)以及與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種電荷捕獲型存儲(chǔ)器。該電荷捕獲型存儲(chǔ)器包括襯底，以及依次堆疊在所述襯底上的電荷隧穿層、電荷存儲(chǔ)層、電荷阻擋層和控制柵極。所述電荷存儲(chǔ)層包括設(shè)置在所述電荷存儲(chǔ)層中的電荷存儲(chǔ)層夾層;并且在所述電荷存儲(chǔ)層與所述電荷存儲(chǔ)層夾層之間的界面處具有電荷捕獲陷阱。
[0005]例如，所述電荷存儲(chǔ)層夾層和所述電荷存儲(chǔ)層由不同的材料形成。
[0006]例如，所述電荷存儲(chǔ)層夾層由絕緣材料形成。
[0007]例如，所述電荷存儲(chǔ)層夾層與所述電荷隧穿層和所述電荷阻擋層中的至少一方由相同的材料形成。
[0008]例如，所述電荷存儲(chǔ)層夾層為一層，該一層電荷存儲(chǔ)層夾層距所述電荷存儲(chǔ)層的上表面的距離與該一層電荷存儲(chǔ)層夾層距所述電荷存儲(chǔ)層的下表面的距離相同。
[0009]例如，所述電荷存儲(chǔ)層夾層為多層，該多層電荷存儲(chǔ)層夾層彼此隔開(kāi)并均勻分布在所述電荷存儲(chǔ)層中。
[0010]例如，所述電荷存儲(chǔ)層夾層為連續(xù)的薄膜。
[0011 ]例如，所述電荷存儲(chǔ)層夾層包括多個(gè)分離的島。
[0012]例如，所述電荷存儲(chǔ)層由絕緣材料形成。
[0013]例如，所述電荷存儲(chǔ)層由氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧化鉿或氧化鋁鉿形成。
[0014]例如，所述電荷存儲(chǔ)層由氮化硅形成，并且所述電荷存儲(chǔ)層夾層由氧化硅形成。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種電荷捕獲型存儲(chǔ)器的制備方法。該方法包括:提供襯底;在所述襯底上形成電荷隧穿層;在所述電荷隧穿層上形成電荷存儲(chǔ)層;在所述電荷存儲(chǔ)層上形成電荷阻擋層;并且在所述電荷阻擋層上形成控制柵極。所述方法還包括:在所述電荷存儲(chǔ)層中形成電荷存儲(chǔ)層夾層。在所述電荷存儲(chǔ)層與所述電荷存儲(chǔ)層夾層之間的界面處具有電荷捕獲陷阱。
[0016]例如，在所述電荷存儲(chǔ)層中形成所述電荷存儲(chǔ)層夾層包括:在所述電荷隧穿層上形成所述電荷存儲(chǔ)層的一部分;在所述電荷存儲(chǔ)層的一部分上形成所述電荷存儲(chǔ)層夾層；并且在所述電荷存儲(chǔ)層夾層上形成所述電荷存儲(chǔ)層的另一部分。
[0017]例如，所述電荷存儲(chǔ)層夾層通過(guò)原子層沉積方法形成。
【附圖說(shuō)明】
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅涉及本發(fā)明的一些實(shí)施例，而非對(duì)本發(fā)明的限制。
[0019]圖1是根據(jù)一種技術(shù)的電荷捕獲型存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電荷捕獲型存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電荷捕獲型存儲(chǔ)器的變形一；
[0022]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電荷捕獲型存儲(chǔ)器的變形二；以及
[0023]圖5(a)至(g)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電荷捕獲型存儲(chǔ)器的制備方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]除非另作定義，此處使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本發(fā)明專利申請(qǐng)說(shuō)明書以及權(quán)利要求書中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語(yǔ)并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來(lái)區(qū)分不同的組成部分。同樣，“一個(gè)”、“一”或者“該”等類似詞語(yǔ)也不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個(gè)?！鞍ā被蛘摺鞍钡阮愃频脑~語(yǔ)意指出現(xiàn)在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“包含”后面列舉的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件?！吧稀?、“下”、“左”、“右”等僅用于表示相對(duì)位置關(guān)系，當(dāng)被描述對(duì)象的絕對(duì)位置改變后，則該相對(duì)位置關(guān)系也可能相應(yīng)地改變。
[0026]圖1為根據(jù)一種技術(shù)的電荷捕獲型存儲(chǔ)器。該電荷捕獲型存儲(chǔ)器包括襯底10、以及依次堆疊在襯底10上的電荷隧穿層20、電荷存儲(chǔ)層30、電荷阻擋層40和控制柵極50。電荷存儲(chǔ)層30為例如氮化硅的絕緣材料。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對(duì)于圖1所示的電荷捕獲型存儲(chǔ)器，當(dāng)電荷存儲(chǔ)層30存儲(chǔ)電荷時(shí)，存儲(chǔ)的電荷100基本集中在電荷存儲(chǔ)層30與電荷隧穿層20的界面處以及電荷存儲(chǔ)層30與電荷阻擋層40的界面處。由于存儲(chǔ)的電荷100基本集中在上述兩個(gè)界面處，因此存儲(chǔ)的電荷數(shù)量是非常有限的，并且即使增大電荷存儲(chǔ)層30的厚度也不能提高電荷存儲(chǔ)量。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種電荷捕獲型存儲(chǔ)器。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電荷捕獲型存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該電荷捕獲型存儲(chǔ)器包括襯底10，以及依次堆疊在所述襯底10上的電荷隧穿層20、電荷存儲(chǔ)層30、電荷阻擋層40和控制柵極50。所述電荷存儲(chǔ)層30包括設(shè)置在所述電荷存儲(chǔ)層30中的電荷存儲(chǔ)層夾層33，并在所述電荷存儲(chǔ)層30與所述電荷存儲(chǔ)層夾層33之間的界面處具有電荷捕獲陷阱T。例如，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電荷捕獲型存儲(chǔ)器存儲(chǔ)電荷100時(shí)，所述電荷存儲(chǔ)層30與所述電荷存儲(chǔ)層夾層33之間的界面處的電荷捕獲陷阱T能夠保持存儲(chǔ)的電荷100。
[0028]在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電荷捕獲型存儲(chǔ)器中，如圖2所示，由于設(shè)置了所述電荷存儲(chǔ)層夾層33且在所述電荷存儲(chǔ)層30和所述電荷存儲(chǔ)層夾層33之間的界面處具有電荷捕獲陷阱，所以存儲(chǔ)的電荷100可以進(jìn)一步保持在所述電荷存儲(chǔ)層30和所述電荷存儲(chǔ)層夾層33之間的界面處。這樣的話，存儲(chǔ)的電荷100既可以保持在電荷存儲(chǔ)層30與電荷隧穿層20的界面處以及電荷存儲(chǔ)層30與電荷阻擋層40的界面處，又可以保持在電荷存儲(chǔ)層30與電荷存儲(chǔ)層夾層33之間的界面處。從而，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電荷捕獲型存儲(chǔ)器可以在不增大器件特征尺寸的情況下增大電荷存儲(chǔ)量，增大了存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)窗口值并提高了存儲(chǔ)器的可靠性;與此同時(shí)，在初始窗口值保持不變的情況下實(shí)現(xiàn)了更優(yōu)的數(shù)據(jù)保持能力。
[0029]例如，所述電荷存儲(chǔ)層30與所述電荷存儲(chǔ)層夾層33之間的界面可以是同質(zhì)界面；即，所述電荷存儲(chǔ)層30與所述電荷存儲(chǔ)層夾層33可以由相同的材料形成，在此情形下可以采用不同的形成條件來(lái)分別形成電荷存儲(chǔ)層30和電荷存儲(chǔ)層夾層33。例如，所述電荷存儲(chǔ)層30與所述電荷存儲(chǔ)層夾層33之間的界面可以是異質(zhì)界面；S卩，所述電荷存儲(chǔ)層夾層33和所述電荷存儲(chǔ)層30由不同的材料形成，以便在所述電荷存儲(chǔ)層夾層33和所述電荷存儲(chǔ)層30之間的界面處具有更多的能夠保持存儲(chǔ)電荷的電荷捕獲陷阱。進(jìn)一步地，例如