快閃存儲(chǔ)器絕緣介質(zhì)層的制作方法和快閃存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種快閃存儲(chǔ)器絕緣介質(zhì)層的制作方法和一種快閃存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在與非型(NAND)快閃存儲(chǔ)器中，對(duì)器件進(jìn)行編程、擦除等操作時(shí)，偏壓不能直接施加到浮柵上，而是先施加到控制柵上，再通過(guò)絕緣介質(zhì)層，耦合到浮柵上。因此，絕緣介質(zhì)層的特性直接影響器件操作速度以及信賴性。NAND快閃存儲(chǔ)器的制作工藝大都利用ONO(氧化物-氮化物-氧化物)作為控制柵和浮柵之間的介質(zhì)層，以獲得較高的耦合比。
[0003]目前業(yè)界大都采用爐管工藝形成ONO結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有技術(shù)中，由于后續(xù)的熱工藝，ONO中上層氧化物層和下層氧化物層的邊緣容易變厚，形成“鳥嘴”效應(yīng)。
[0004]傳統(tǒng)爐管工藝生成的ONO容易造成器件信賴性問(wèn)題，進(jìn)而影響器件的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種快閃存儲(chǔ)器絕緣介質(zhì)層的制作方法和快閃存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，以達(dá)到提高快閃存儲(chǔ)器的可靠性的目的。
[0006]本發(fā)明提供了一種快閃存儲(chǔ)器絕緣介質(zhì)層的制作方法，所述方法包括:
[0007]對(duì)形成有隧道氧化物層和浮柵多晶硅層的疊層結(jié)構(gòu)的襯底進(jìn)行氮化處理，以在所述浮柵多晶硅層上形成第一氮化層；
[0008]在所述第一氮化層上形成第一氧化物層；
[0009]在所述第一氧化物層上形成第二氮化層；
[0010]對(duì)所述第二氮化層進(jìn)行氧化處理，使得所述第二氮化層一部分形成第二氧化物層；
[0011]對(duì)所述第二氧化物層的表面進(jìn)行氮化處理，以形成第三氮化層。
[0012]對(duì)應(yīng)的，本發(fā)明還提出一種快閃存儲(chǔ)器絕緣介質(zhì)層的制作方法，所述方法包括:
[0013]利用縫隙平面天線工藝對(duì)形成有隧道氧化物層和浮柵多晶硅層的疊層結(jié)構(gòu)的襯底進(jìn)行氮化處理，以在所述浮柵多晶硅層上形成第一氮化層；
[0014]利用現(xiàn)場(chǎng)蒸汽生成工藝在所述第一氮化層上形成第一氧化物層；
[0015]利用爐管工藝在所述第一氧化物層上形成第二氮化層；
[0016]利用現(xiàn)場(chǎng)蒸汽生成工藝對(duì)所述第二氮化層進(jìn)行氧化處理，使得所述第二氮化層一部分形成第二氧化物層；
[0017]利用縫隙平面天線工藝對(duì)所述第二氧化物層的表面進(jìn)行氮化處理，以形成第三氮化層。
[0018]對(duì)應(yīng)的，本發(fā)明還提出一種快閃存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括:
[0019]襯底；
[0020]形成在襯底上的隧道氧化物層和浮柵多晶硅層的疊層結(jié)構(gòu)；
[0021]形成在所述浮柵多晶硅層上的第一氮化層；
[0022]形成在所述第一氮化層上的第一氧化物層；
[0023]形成在所述第一氧化物層上的第二氮化層；
[0024]第二氧化物層，所述第二氧化物層是對(duì)所述第二氮化層進(jìn)行氧化處理使得所述第二氮化層一部分氧化形成的；
[0025]形成在所述第二氧化物層上的第三氮化層；以及
[0026]在所述第三氮化物層上形成的控制柵層。
[0027]本發(fā)明提出了一種快閃存儲(chǔ)器絕緣介質(zhì)層的制作方法和快閃存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，通過(guò)改善氧化物-氮化物-氧化物的成膜工藝，并在氧化物-氮化物-氧化物結(jié)構(gòu)的上下表面進(jìn)行氮化處理，使氧化物-氮化物-氧化物結(jié)構(gòu)的上下表面分別生成第一氮化層和第三氮化層，由于氮化物的熱穩(wěn)定性較高，所以能夠有效的解決快閃存儲(chǔ)器制作過(guò)程中由后續(xù)熱工藝導(dǎo)致的氧化物-氮化物-氧化物結(jié)構(gòu)的“鳥嘴”效應(yīng)，改善了快閃存儲(chǔ)器絕緣介質(zhì)層的薄膜特性，提高了快閃存儲(chǔ)器的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的快閃存儲(chǔ)器絕緣介質(zhì)層的制作方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0029]圖2a_圖2e是本發(fā)明實(shí)施例提供的快閃存儲(chǔ)器隧道絕緣層的制作方法對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖中的附圖標(biāo)記所分別指代的技術(shù)特征為:
[0031]201、襯底；202、隧道氧化物層；203、浮柵多晶娃層；204、第一氮化層；205、第一氧化物層；206、第二氮化層；207、第二氧化物層；208、第三氮化層。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。
[0033]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的快閃存儲(chǔ)器絕緣介質(zhì)層的制作方法的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的方法包括:
[0034]步驟101，對(duì)形成有隧道氧化物層和浮柵多晶硅層的疊層結(jié)構(gòu)的襯底進(jìn)行氮化處理，以在所述浮柵多晶硅層上形成第一氮化層。
[0035]圖2a是本發(fā)明實(shí)施例提供的快閃存儲(chǔ)器絕緣介質(zhì)層的制作方法在本步驟中對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖。參照?qǐng)D2a，對(duì)形成有隧道氧化物層202和浮柵多晶硅層203的疊層結(jié)構(gòu)的襯底201進(jìn)行氮化處理，以在所述浮柵多晶硅層203上形成第一氮化層204。
[0036]在本實(shí)施例中,可選的,采用縫隙平面天線(Slot Plane Antenna, SPA)工藝對(duì)形成有隧道氧化物層和浮柵多晶硅層的疊層結(jié)構(gòu)的襯底進(jìn)行氮化處理。
[0037]可選的，所述采用縫隙平面天線工藝對(duì)形成有隧道氧化物層和浮柵多晶硅層的疊層結(jié)構(gòu)的襯底進(jìn)行氮化處理是在Ar和N2的氛圍中進(jìn)行的，并且溫度范圍為400至550攝氏度。
[0038]進(jìn)一步的，利用SPA工藝對(duì)所述浮柵多晶硅層203的表面進(jìn)行氮化處理的其他工藝條件還可以包括:操作設(shè)備的功率范圍為1000至2000W，處理時(shí)間范圍在30至120秒。經(jīng)過(guò)上述氮化處理后，在上述浮柵多晶硅層203上就形成很薄的一層氮化物，作為第一氮化層204。
[0039]另外，在所述采用SPA工藝對(duì)形成有隧道氧化物層和浮柵多晶硅層的疊層結(jié)構(gòu)的襯底進(jìn)行氮化處理之前，還可以包括:利用自對(duì)準(zhǔn)工藝在襯底201上形成由隧道氧化物層202和浮柵多晶硅層203組成的疊層結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝在襯底201上形成由隔離絕緣物質(zhì)組成的隔離區(qū)，其中，所述隔離區(qū)的高度低于所述浮柵多晶硅層203，高于所述隧道氧化物層202。其中，在形成隔離區(qū)的過(guò)程中，對(duì)隔離區(qū)填充后，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝對(duì)隔離區(qū)表面進(jìn)行平坦化處理，并對(duì)隔離區(qū)的隔離絕緣物質(zhì)進(jìn)行回刻。在形成隔離區(qū)后，襯底201、隧道氧化物層202和浮柵多晶硅層203組成的疊層結(jié)構(gòu)就形成了有源區(qū)。進(jìn)一步的，在所述在襯底201上形成由隧道氧化物層202和浮柵多晶硅層203組成的疊層結(jié)構(gòu)之后，還可以包括:對(duì)所述疊層結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行清洗處理。其中，清洗處理采用的藥液為稀釋的氫氟酸，清洗處理的時(shí)間在10至60秒之間，有時(shí)為了提高器件的性能需要在藥液中添加臭氧氣體。
[0040]步驟102，在所述第一氮化層上形成第一氧化物層。
[0041]圖2b是本發(fā)明實(shí)施例提供的快閃存儲(chǔ)器絕緣介質(zhì)層的制作方法在本步驟中對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖。參照?qǐng)D2b，在所述第一氮化層204上形成第一氧化物層205。
[0042]在本實(shí)施例中，可選的，采用現(xiàn)場(chǎng)蒸汽生成工藝在所述第一氮化層204上形成第一氧化物層205。
[0043]可選的，所述采用現(xiàn)場(chǎng)蒸汽生成工藝在所述第一氮化層204上形成第一氧化物層205的溫度范圍為900至1200攝氏度。
[0044]其中，現(xiàn)場(chǎng)蒸汽生成(In-Situ Steam Generat1n, ISSG)工藝是一種新型低壓快速氧化熱退火處理技術(shù)，目前主要應(yīng)用于超薄氧化薄膜生長(zhǎng)，犧牲氧化物層以及氮氧薄膜的制備。ISSG工藝米用摻入少量氫氣的氧氣作為反應(yīng)氣氛,在高溫下氫氣和氧氣產(chǎn)生類似燃燒的化學(xué)反應(yīng)，生成大量的氣相活性自由基，其中主要是原子氧，由于原子氧的強(qiáng)氧化作用，最終得到氧化物薄膜體內(nèi)缺陷少，界面密度也比較小，使得氧化物薄膜的質(zhì)量比較高。在本發(fā)明實(shí)施例中，與傳統(tǒng)的爐管工藝相比，ISSG工藝是在腔體中完成的，能夠避免爐管工藝中溫度均勻性的問(wèn)題，對(duì)熱擴(kuò)散導(dǎo)致的摻雜離子重新分布影響極小，進(jìn)而對(duì)氧化物層的可靠性有很大的提升。
[0045]優(yōu)選的，所述第一氧化物層205的厚度為4至8納米。
[0046]步驟103，在所述第一氧化物層上形成第二氮化層。
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