SONOS器件中ONO结构的制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103346128A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103346128103346128A(43)申请公布日2013.10.09(21)申请号201310302913.4(22)申请日2013.07.18(71)申请人上海华力微电子有限公司地址201210上海市浦东新区张江高科技园区高斯路568号(72)发明人江润峰孙天拓(74)专利代理机构上海天辰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31275代理人吴世华林彦之(51)Int.Cl.H01L21/8247(2006.01)权利要求书1页权利要求书1页说明书3页说明书3页(54)发明名称SONOS器件中ONO结构的制造方法(57)摘要本发明公开了一种SONOS器件中ONO结构的制造方法包括：制备底层二氧化硅；制备夹层氮化硅；采用低压自由基氧化法使夹层氮化硅的顶层与自由基反应生成二氧化硅层。本发明提出的利用炉管低压自由基氧化的工艺方法来制备ONO结构中的顶层二氧化硅，可以使顶层二氧化硅层均具有较好的厚度均匀度，从而提高ONO结构三个层次的厚度均匀度；与现有技术的HTO淀积和高温致密化两步法工艺相比，简化了顶层致密化工艺步骤，使得工艺更简单，适于工业化；本发明具有较高的单位小时产量。CN103346128ACN1034628ACN103346128A权利要求书1/1页1.一种SONOS器件中ONO结构的制造方法，包括以下步骤：步骤S01，制备底层二氧化硅；步骤S02，制备夹层氮化硅；步骤S03，制备顶层二氧化硅；其特征在于：步骤S03包括采用低压自由基氧化法使夹层氮化硅的顶层与自由基反应生成二氧化硅层。2.根据权利要求1所述的SONOS器件中ONO结构的制造方法，其特征在于：步骤S03包括将氧气和氢气的混合气体通入高温、低压的炉管进行反应。3.根据权利要求2所述的SONOS器件中ONO结构的制造方法，其特征在于：步骤S03包括氧气与氢气相互反应生成自由基，自由基与氮化硅反应生成二氧化硅。4.根据权利要求3所述的SONOS器件中ONO结构的制造方法，其特征在于：该自由基包括O*、H*和OH*。5.根据权利要求4所述的SONOS器件中ONO结构的制造方法，其特征在于：该混合气体中氢气占混合气体总量的5-30%摩尔分数。6.根据权利要求5所述的SONOS器件中ONO结构的制造方法，其特征在于：该混合气体中氢气占混合气体总量的10-15%摩尔分数。7.根据权利要求2至6任一项所述的SONOS器件中ONO结构的制造方法，其特征在于：该氧气由单个管道通入炉管，氢气由多个管道通入炉管。8.根据权利要求7所述的SONOS器件中ONO结构的制造方法，其特征在于：步骤S03通过MFC控制流入炉管内的氧气和氢气流量。9.根据权利要求8所述的SONOS器件中ONO结构的制造方法，其特征在于：步骤S03中炉管内反应温度为900-1100℃，压力位0.3-0.4Torr。2CN103346128A说明书1/3页SONOS器件中ONO结构的制造方法技术领域[0001]本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种SONOS器件中ONO结构的制造方法。背景技术[0002]SONOS（Semiconductor-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor）存储器的存储单元是由控制多晶硅栅和沟道衬底之间的ONO叠层结构组成。其中，ONO结构由两层二氧化硅层（底部和顶部）和中间氮化硅层的三明治结构构成。三个层次自上而下分别作为结构隧穿层、存储层和阻挡层。电荷通过直接隧道效应，进入并存储在氮化硅层中，依靠氮化硅薄膜的陷阱效应存储电荷。上层的二氧化硅层起到隔离作用。[0003]ONO结构的现有制造工艺中，底部二氧化硅一般采用热生长（消耗硅衬底）或LPCVD（LowPressureChemicalVaporDeposition，低压化学气相沉积）淀积（不消耗硅衬底）；夹层氮化硅采用LPCVD淀积；顶层二氧化硅常采用HTO（HighTemperatureOxidation，高温氧化）淀积工艺。其中：[0004]1.底层二氧化硅的制造工艺一般包括炉管热氧化、掺氮、热退火等步骤，二氧化硅表面通过离子注入和热退火，或通过炉管N2O高温氮化表面二氧化硅和热退火引入Si-N键，提高二氧化硅的可靠性，以及和氮化硅的结合强度；[0005]2.夹层氮化硅的制造工艺一般采用炉管LPCVD淀积，为了得到较好均匀度和可控性的夹层氮化硅，常采用低温氮化硅工艺，后加高温氮化硅致密化工艺来实现；[0006]3.顶层二氧化硅一般采用炉管的HTO淀积，再经过HTO致密化工艺，通常的反应气体是二氯硅烷（DCS）和一氧化二氮（N2O），反应常用条件如下表1，反应方程式：Si