專利名稱：嵌入式快閃存儲(chǔ)器中隧穿氧化層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，是一種適合于SOC(System On A Chip)應(yīng)用的嵌入式快閃存儲(chǔ)器中制備隧穿氧化層的方法。
由此可見，具有低的勢(shì)壘高度并具有良好的SILC和反常漏電流特性的隧穿氧化層對(duì)于滿足SOC應(yīng)用的快閃存儲(chǔ)器是非常必要和重要的。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種嵌入式快閃存儲(chǔ)器中隧穿氧化層的制備方法，它的工藝制備技術(shù)與現(xiàn)行的大規(guī)模集成電路生產(chǎn)技術(shù)是兼容的，不需要添加特別的設(shè)備，只是采用普遍使用的干法刻蝕設(shè)備、氧化設(shè)備和清洗設(shè)備，只是在制備柵氧化層之前，采用該工藝技術(shù)對(duì)硅片表面進(jìn)行特殊的處理，從而使的制備出的柵氧化層具有較低的勢(shì)壘高度。
本發(fā)明一種嵌入式快閃存儲(chǔ)器中隧穿氧化層的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟，1)首先對(duì)要生長(zhǎng)隧穿氧化層的硅片進(jìn)行清洗；2)然后利用干法刻蝕機(jī)，在干法刻蝕機(jī)上進(jìn)行氟化處理；3)處理完后，對(duì)硅片先進(jìn)行常規(guī)的清洗，然后再在異丙醇清洗液中清洗1分鐘；4)把硅片送入高溫氧化爐處理，這樣具有低的隧穿勢(shì)壘的隧穿氧化層就制備完成了。
其中步驟1中所述的清洗是1號(hào)清洗液和2號(hào)清洗液的清洗。
其中步驟2中所述的在干法刻蝕機(jī)氟化處理，是在500mTorr壓力下，通100SCCM CF4氣體流量，該高度為1.1cm、功率為10W、時(shí)間為1-2分鐘。
其中步驟4中所述的高溫氧化爐處理，其是在850℃下進(jìn)行5分鐘的氧化，然后再在850℃，氧化氮氛圍中進(jìn)行5分鐘的氮化，經(jīng)20分鐘退火后取出。
圖4是不同制備方法的隧穿氧化層的反向隧穿電流比較圖；圖5是不同制備方法的隧穿氧化層的SILC和反常漏電流的比較圖。
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圖1所示，為一種基本的疊柵型快閃存儲(chǔ)器件單元結(jié)構(gòu)的剖面圖，這種結(jié)構(gòu)有著廣泛地應(yīng)用，如集成電路中儲(chǔ)存信息、在可編程邏輯器件中可以保存結(jié)構(gòu)信息、以及用作可編程的只讀存儲(chǔ)器等等。它是非揮發(fā)性的，在十年或十年以上的時(shí)間里，在斷電的情況下都可以保存信息，在它的壽命里可以編程/擦寫許多次，它是一種電可編可擦存儲(chǔ)器或快閃存儲(chǔ)器單元。
圖1中的隧穿柵氧化層105通常要滿足以下要求高的擊穿場(chǎng)強(qiáng)、低的電子陷阱密度和低的漏電流。它通常采用在800-900℃，大氣壓下，干氧氧化而成，在P型器件中，往往還進(jìn)行氮化以提高它的防硼穿通能力。它也可以采用低氣壓下的濕氧氧化、CVD(化學(xué)氣相淀積)氧化等來(lái)制備。而柵氧化層特性主要受下列因素影響硅襯底、氧化前清洗、硅片中殘留水份、生長(zhǎng)環(huán)境、生長(zhǎng)速度、氧化后退火等。對(duì)于快閃存儲(chǔ)器件來(lái)說(shuō)，由于受到可靠性方面的限制，隧穿柵氧化層105的厚度不能小于7納米，同時(shí)要具有良好的SILC和反常漏電流特性。在通常的隧穿柵氧化層105的制備過(guò)程中，只是對(duì)要生長(zhǎng)隧穿柵氧化層105的硅片進(jìn)行氧化前的清洗，如用SC1、SC2(1號(hào)、2號(hào)清洗液)清洗液進(jìn)行清洗等。該發(fā)明的主要方面是對(duì)要生長(zhǎng)隧穿柵氧化層105的硅片進(jìn)行氧化前的處理并用不同于普通的清洗液進(jìn)行清洗。
該發(fā)明的具體處理步驟如下1)首先對(duì)要生長(zhǎng)隧穿氧化層105的硅片101進(jìn)行常規(guī)SC1和SC2的清洗；2)然后利用干法刻蝕機(jī)，在500mTorr壓力下，通100SCCM CF4氣體流量，在干法刻蝕機(jī)高度為1.1cm，功率為10W的條件下進(jìn)行1-2分鐘的氟化處理；3)處理完后，對(duì)硅片101先進(jìn)行常規(guī)的SC1和SC2的清洗，然后再在IPA中清洗1分鐘；4)把硅片101送入高溫氧化爐，在850℃下進(jìn)行5分鐘的氧化，然后再在850℃，N2O氛圍中進(jìn)行5分鐘的氮化，經(jīng)20分鐘退火后取出，這樣具有低的隧穿勢(shì)壘的隧穿氧化層105就制備完成了。
該發(fā)明主要是在對(duì)硅片101進(jìn)行預(yù)處理的過(guò)程中，對(duì)硅片進(jìn)行氟化，從而在硅片101中引入氟，經(jīng)過(guò)大量別人的研究證明，氟能夠有效地降低氧化層的勢(shì)壘高度，同時(shí)也能提高隧穿氧化層105的SILC應(yīng)力誘導(dǎo)漏電流和反常漏電流特性，但大部分的方法都是與集成電路的生產(chǎn)工藝是不兼容的。該發(fā)明的制備方法既簡(jiǎn)單，又能與常規(guī)的集成電路生產(chǎn)工藝兼容，因而具有很好的應(yīng)用前景。
圖2為快閃存儲(chǔ)器件在編程過(guò)程中的能帶示意圖，在源漏電壓的作用下，溝道中的電子將獲得大于勢(shì)壘高度201的能量從而躍過(guò)氧化層勢(shì)壘，進(jìn)入浮柵106，完成注入電子的過(guò)程。圖中虛線為普通氧化層的勢(shì)壘高度，實(shí)線為降低后的隧穿氧化層105的勢(shì)壘高度201，從圖中可見，在隧穿氧化層勢(shì)壘高度有效降低后，電子注入所需的能量將降低，從而降低柵極108的工作電壓。
圖3為我們制備的隧穿氧化層105與普通隧穿氧化層的正向I-V特性，對(duì)應(yīng)快閃存儲(chǔ)器中的電子注入浮柵106的過(guò)程，其中用該方法分別處理30秒，1分鐘，2分鐘，4分鐘，可見經(jīng)過(guò)本發(fā)明的工藝技術(shù)處理后，其產(chǎn)生隧穿電流的工作電壓能降低至1V左右，能很好地滿足0.13微米及以下工藝技術(shù)中制備嵌入式快閃存儲(chǔ)器的需要。
圖4為我們制備的隧穿氧化層105與普通隧穿氧化層的反向電流-電壓特性，對(duì)應(yīng)快閃存儲(chǔ)器中的電子從浮柵106中逸出的過(guò)程，同樣可見，經(jīng)過(guò)該發(fā)明處理過(guò)的隧穿氧化層，能有效地降低該過(guò)程的工作電壓。
圖5為我們制備的隧穿氧化層105與普通隧穿氧化層的漏電特性比較，從圖中可見，經(jīng)過(guò)該發(fā)明處理過(guò)的隧穿氧化層105具有良好的抑制應(yīng)力誘導(dǎo)漏電流和反常漏電流的特性，從而使得該發(fā)明在應(yīng)用中不僅能降低柵極108的工作電壓而且具有高的可靠性，能很好地滿足嵌入式快閃存儲(chǔ)器在片上系統(tǒng)應(yīng)用中的需要。
權(quán)利要求
1.一種嵌入式快閃存儲(chǔ)器中隧穿氧化層的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟，1)首先對(duì)要生長(zhǎng)隧穿氧化層的硅片進(jìn)行清洗；2)然后利用干法刻蝕機(jī)，在干法刻蝕機(jī)上進(jìn)行氟化處理；3)處理完后，對(duì)硅片先進(jìn)行常規(guī)的清洗，然后再在異丙醇清洗液中清洗1分鐘；4)把硅片送入高溫氧化爐處理，這樣具有低的隧穿勢(shì)壘的隧穿氧化層就制備完成了。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式快閃存儲(chǔ)器中隧穿氧化層的制備方法，其特征在于，其中步驟1中所使用的清洗液是1號(hào)清洗液和2號(hào)清洗液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式快閃存儲(chǔ)器中隧穿氧化層的制備方法，其特征在于，其中步驟2中所述的在干法刻蝕機(jī)氟化處理，是在500mTorr壓力下，通100SCCM CF4氣體流量，該高度為1.1cm、功率為10W、時(shí)間為1-2分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式快閃存儲(chǔ)器中隧穿氧化層的制備方法，其特征在于，其中步驟4中所述的高溫氧化爐處理，其是在850℃下進(jìn)行5分鐘的氧化，然后再在850℃，氧化氮氛圍中進(jìn)行5分鐘的氮化，經(jīng)20分鐘退火后取出。
全文摘要
本發(fā)明一種嵌入式快閃存儲(chǔ)器中隧穿氧化層的制備方法，該方法包括如下步驟，1)首先對(duì)要生長(zhǎng)隧穿氧化層的硅片進(jìn)行清洗；2)然后利用干法刻蝕機(jī)，在干法刻蝕機(jī)上進(jìn)行氟化處理；3)處理完后，對(duì)硅片先進(jìn)行常規(guī)的清洗，然后再在異丙醇清洗液中清洗1分鐘；4)把硅片送入高溫氧化爐處理，這樣具有低的隧穿勢(shì)壘的隧穿氧化層就制備完成了。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1459833SQ02120379
公開日2003年12月3日 申請(qǐng)日期2002年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月24日
發(fā)明者歐文, 錢鶴 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子中心