CN102005415A - 提高sonos闪存器件可靠性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高SONOS闪存器件可靠性的方法；包括以下步骤：第一步，制备隧穿氧化层；第二步，第一次N2O退火；第三步，制备氮化硅陷阱层；第四步，制备高温热氧化层；第五步，第二次N2O退火。本发明所述第一次N2O退火是在隧穿氧化层形成后，引入的氮会修补界面处的悬挂键等不稳定状态，从而提高器件的可靠性。第二次退火是在高温氧化层HTO形成后，N2O退火可以进一步改善界面态，同时也会对高温氧化层HTO表面进行氮化，氮化之后的表面有更好的抗湿法刻蚀能力，从而提高SONOS闪存器件可靠性。

Description

提高SONOS闪存器件可靠性的方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，具体涉及一种SONOS闪存器件制作方法。
背景技术
目前，常见的硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)闪存器件，因为具备良好的等比例缩小特性，低功耗性和抗辐照特性而成为目前主要的闪存类型之一。
SONOS闪存器件面临的可靠性问题主要有两个：一是耐久(Endurance)特性，就是衡量SONOS器件在多次编程/擦除之后，器件特性方面可能的退化。二是数据保持(Data Retention)特性，就是SONOS器件的数据保存能力。
常规的工艺中，隧穿氧化层生长后，就直接淀积氮化硅陷阱层。界面处的悬挂键等不稳定状态，为陷阱层中的电荷提供了隧穿后的可以占据的空位，从而使SONOS器件的数据保存能力变差。因此，减少界面态等不稳定状态可以改善SONOS器件的数据保存能力。
常规的工艺中，SONOS顶部氧化层会经过湿法刻蚀的工艺。而湿法通常会造成SONOS顶部氧化层的损失，进而影响到SONOS器件的可靠性。因此如果改善顶部氧化层的损失就可以提高SONOS的可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高SONOS闪存器件可靠性的方法，可以修补界面处的悬挂键等不稳定状态，并且有良好的抗湿法刻蚀能力，从而提高SONOS闪存器件可靠性。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种提高SONOS闪存器件可靠性的方法；包括以下步骤：
第一步，制备隧穿氧化层；
第二步，第一次N2O退火；
第三步，制备氮化硅陷阱层；
第四步，制备高温热氧化层；
第五步，第二次N2O退火。
本发明的有益效果在于：第一次N2O退火是在隧穿氧化层形成后，引入的氮会修补界面处的悬挂键等不稳定状态，从而提高器件的可靠性。第二次退火是在高温氧化层HTO形成后，N2O退火可以进一步改善界面态，同时也会对高温氧化层HTO表面进行氮化，氮化之后的表面有更好的抗湿法刻蚀能力，从而提高SONOS闪存器件可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明所述方法制备隧穿氧化层的示意图；
图2是本发明所述方法第一次N2O退火的示意图；
图3是本发明所述方法制备氮化硅陷阱层的示意图；
图4是本发明所述方法制备高温热氧化层的示意图；
图5是本发明所述方法第二次N2O退火的示意图；
图6是本发明所述方法的逻辑框图。
在附图中，各符号代表的含义为：
1：硅衬底
2：隧穿氧化层
3：氮化硅陷阱层
4：高温氧化层
具体实施方式
本发明提供了一种采用两次N2O退火来提高SONOS闪存器件可靠性的方法。第一次N2O退火是在隧穿氧化层2形成后，引入的氮会修补界面处的悬挂键等不稳定状态，从而提高器件的可靠性。第二次退火是在高温氧化层HTO形成后，N2O退火可以进一步改善界面态，同时也会对高温氧化层HTO表面进行氮化，氮化之后的表面有更好的抗湿法刻蚀能力，从而提高SONOS闪存器件可靠性。
本发明主要的工艺流程包括：
第一步，如图1所示，在硅衬底1上制备隧穿氧化层2。这步工艺采用正常的热氧化工艺。
第二步，如图2所示，第一次N2O退火。
第三步，如图3所示，在隧穿氧化层2上制备氮化硅陷阱层3。这步工艺采用低压化学汽相淀积的方法来制备氮化硅层，作为存储电荷的介质。
第四步，如图4所示，在氮化硅陷阱层3上制备高温热氧化层4。
第五步，如图5所示，第二次N2O退火。
其主要结构参数为：
所述第一次N2O退火的温度范围为：800-1000℃，时间范围为30-60分钟。
所述第二次N2O退火的温度范围为：800-1000℃，时间范围为30-60分钟。
结构参数可以根据相应的控制和产能进行优化调整。
本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。

Claims (6)

1.一种提高SONOS闪存器件可靠性的方法；其特征在于，包括以下步骤：
第一步，制备隧穿氧化层；
第二步，第一次N2O退火；
第三步，制备氮化硅陷阱层；
第四步，制备高温热氧化层；
第五步，第二次N2O退火。
2.如权利要求1所述的提高SONOS闪存器件可靠性的方法；其特征在于，所述第三步采用低压化学汽相淀积的方法来制备氮化硅层，作为存储电荷的介质。
3.如权利要求1所述的提高SONOS闪存器件可靠性的方法；其特征在于，所述第一次N2O退火的温度范围为：800-1000℃
4.如权利要求3所述的提高SONOS闪存器件可靠性的方法；其特征在于，所述第一次N2O退火的时间范围为30-60分钟。
5.如权利要求1所述的提高SONOS闪存器件可靠性的方法；其特征在于，所述第二次N2O退火的温度范围为：800-1000℃。
6.如权利要求5所述的提高SONOS闪存器件可靠性的方法；其特征在于，所述第一次N2O退火的时间范围为30-60分钟。
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