一种提高nor闪存数据保存能力的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种提高NOR闪存数据保存能力的方法。
【背景技术】
[0002]NOR闪存作为一种非挥发性存储器具有非挥发性、高器件密度、低功耗和可电重写性(electrical rewritability)等特点，被广泛应用到便携式电子产品中如手机、数码相机、智能卡等。
[0003]简单的NOR闪存的浮栅晶体管单元(Floating-gate transistor Cell)结构如图1所示，该结构大体和传统的MOS晶体管相似。具体地，衬底10表面的源极20和漏极30之间布置有多层结构，多层结构包括在衬底表面上依次布置的隧道二氧化硅层40、浮栅50、下氧化层60、氮化物层70、上氧化层80以及控制栅极90。
[0004]图1所示的该结构和传统的MOS晶体管的不同之处是浮栅晶体管中多了浮栅电极，和在浮栅和控制栅极中间多了控制介电层。通常中间控制介电层为堆叠的ONO (Oxide-Nitride-Oxide)结构(即，下氧化层60、氮化物层70、上氧化层80)。
[0005]靠近衬底10的电介质层为NOR闪存的浮栅晶体管单元的隧穿层，一般为隧道二氧化硅层(Tunnel oxide) ο其中，器件在执行擦除和写入时是通过隧道效应来穿透隧道二氧化硅层。所以隧道二氧化硅层的质量对器件的可靠性具有重要意义。
[0006]NOR闪存的可靠性最主要有两个方面:器件的数据保存能力以及器件在多次编程/擦除之后器件特性方面的退化性能。其中隧道二氧化硅层对数据保存能力和以及器件在多次编程/擦除之后器件特性方面的退化性能有重要影响。
[0007]在65nmN0R闪存的隧道二氧化硅层工艺采用炉管的热氧化工艺后再采用N20退火，其数据保存能力能力差，出现拖尾分布。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够提高NOR闪存数据保存能力的方法。
[0009]为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种提高NOR闪存数据保存能力的方法，包括:第一步骤，用于采用活性氧化工艺制备S1Jl ;第二步骤，用于在活性氧化工艺完成之后对S12层执行N 20工艺掺氮处理，从而形成NOR闪存的浮栅晶体管单元的隧穿层O
[0010]优选地，在第一步骤中，活性氧化工艺的反应特气为H2气体和O2气体。
[0011]优选地，如02的体积之比介于0.5%?5%之间。
[0012]优选地，在第一步骤中，在活性氧化工艺中，O2气体和H 2气体在热的硅片表面发生化学反应从而生成氧的活性基团，氧的活性基团与硅片表面的硅反应从而生成s1jl。
[0013]优选地，在第一步骤中，活性氧化工艺的反应温度在1000?1050°C之间。
[0014]优选地，在第一步骤中，活性氧化工艺的反应压力小于20tOrr。
[0015]优选地，在第一步骤中，活性氧化工艺的反应压力介于5?15torr之间。
[0016]优选地，在第一步骤中，活性氧化工艺采用单片腔室。
[0017]优选地，第一步骤制备的S12层的厚度在70?80A的范围内。
[0018]优选地，在第二步骤中，采用炉管对S12层执行N2O工艺掺氮处理。
[0019]本发明采用的活性氧化ISSG工艺为单片工艺，具有短的工艺时间，3102厚度受衬底不同晶向影响小，生成的S1J?度均匀，特别是拐角处生成的S1J?度也很均匀。而且，掺氮和退火工艺后[N]的引入使S1-S12W面得到改善，S1-H被更稳定的S1-N取代。S1N结构有更高的介电常数，提高工艺可靠性，减小漏电流。采用本发明的提高NOR闪存数据保存能力的方法之后，NOR闪存数据保存能力的测试通过率得到了明显提高，有效地改善了NOR闪存数据保存能力失效的问题。
【附图说明】
[0020]结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中:
[0021]图1示意性地示出了根据现有技术的NOR闪存的浮栅晶体管单元结构。
[0022]图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的提高NOR闪存数据保存能力的方法的流程图。
[0023]图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的提高NOR闪存数据保存能力的方法采用的活性氧化ISSG工艺示意图。
[0024]需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
[0026]原有的炉管隧道二氧化硅层工艺的采用常压干氧化反应。隧道二氧化硅层工艺主要步骤包括:1)氧化处理:氧化温度为900-1000度，通入N2稀释的O2 (比如N2:0 2= 20slm:2slm)，二氯乙烯(DCE)通过小流量的N2携带。即 Si+02—Si02 ;2)N20掺氮 ^N20(l-5slm)特气氧化掺氮，900-1000度下10-20分钟；3)退火:升温到1000度，N2环境下退火5分钟。
[0027]本发明有效地改进了原有的隧道二氧化硅层工艺。
[0028]具体地，图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的提高NOR闪存数据保存能力的方法的流程图。
[0029]如图2所示，根据本发明优选实施例的提高NOR闪存数据保存能力的方法包括:
[0030]第一步骤SI，用于采用活性氧化ISSG工艺(In-Situ Steam Generat1n)工艺制备S1jl。优选地，S1Ji的厚度控制在70?80A的范围内。
[0031]具体地，在第一步骤SI中，活性氧化ISSG工艺采用单片腔室低压工艺。活性氧化ISSG工艺的反应压力最好小于20torr (优选地5?15torr)、反应特气为H2气体和O 2气体(H2:02的体积之比控制在0.5%?5%之间)。活性氧化ISSG工艺的反应温度在1000?1050 °C。
[0032]图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的提高NOR闪存数据保存能力的方法采用的活性氧化ISSG工艺示意图。
[0033]具体地，O2气体和H 2气体在热的硅片表面发生化学反应从而生成氧的活性基团(O*)，具有强氧化性的氧的活性基团(O*)与硅片表面的硅反应从而生成S1jl。
[0034]与炉管干氧氧化(dry Oxidat1n)相比，活性氧化ISSG工艺反应速率受到温度压力变化的强烈影响。3102厚度均匀度受压力和特气流量比例的影响。由此，优选地，反应条件需要选择最佳的压力气体流量值。
[0035]本发明采用的活性氧化ISSG工艺为单片工艺(不同于炉管的批量作业)，具有短的工艺时间，S12厚度受衬底不同晶向影响小，生成的S1 2厚度均匀(特别是拐角处)。
[0036]第二步骤S2，用于在活性氧化ISSG工艺完成之后对S12层执行N2O工艺掺氮处理，从而形成NOR闪存的浮栅晶体管单元的隧穿层。
[0037]优选地，在第二步骤S2中，采用炉管对S12层执行N2O工艺掺氮处理。采用炉管的N2O掺氮工艺提高工艺可靠性，减小漏电流。
[0038]具体地，可以在950度下用3?8slm的N2O特气氧化掺氮10?20分钟来进行S12层中掺氮。掺氮后炉管升温到1000度，在N2环境下退火5?10分钟，高温退火可以进一步改善S12*的缺陷(trap/S1-H键等)和固化S1-N键。
[0039]炉管的掺氮和退火工艺后[N]的引入使S1-S12W面得到改善，S1-H被更稳定的S1-N取代。S1N结构有更高的介电常数(较3102的3.9)，改善了 EOT(氧化物层等效厚度)，提高工艺可靠性，减小漏电流。
[0040]经测试发现，采用本发明的提高NOR闪存数据保存能力的方法之后，NOR闪存数据保存能力的测试通过率得到了明显提高，达到了 95%以上；有效地改善了 NOR闪存数据保存能力失效的问题。
[0041]此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
[0042]可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种提高NOR闪存数据保存能力的方法，其特征在于包括: 第一步骤，用于采用活性氧化工艺制备S1Jl; 第二步骤，用于在活性氧化工艺完成之后对S12层执行N 20工艺掺氮处理，从而形成NOR闪存的浮栅晶体管单元的隧穿层。
2.根据权利要求1所述的提高NOR闪存数据保存能力的方法，其特征在于，在第一步骤中，活性氧化工艺的反应特气为H2气体和O 2气体。
3.根据权利要求2所述的提高NOR闪存数据保存能力的方法，其特征在于，H2:02的体积之比介于0.5%?5%之间。
4.根据权利要求2所述的提高NOR闪存数据保存能力的方法，其特征在于，在第一步骤中，在活性氧化工艺中，O2气体和H2气体在热的硅片表面发生化学反应从而生成氧的活性基团，氧的活性基团与硅片表面的硅反应从而生成S1jl。
5.根据权利要求1或2所述的提高NOR闪存数据保存能力的方法，其特征在于，在第一步骤中，活性氧化工艺的反应温度在1000?1050°C之间。
6.根据权利要求1或2所述的提高NOR闪存数据保存能力的方法，其特征在于，在第一步骤中，活性氧化工艺的反应压力小于20torr。
7.根据权利要求1或2所述的提高NOR闪存数据保存能力的方法，其特征在于，在第一步骤中，活性氧化工艺的反应压力介于5?15torr之间。
8.根据权利要求1或2所述的提高NOR闪存数据保存能力的方法，其特征在于，在第一步骤中，活性氧化工艺采用单片腔室。
9.根据权利要求1或2所述的提高NOR闪存数据保存能力的方法，其特征在于，第一步骤制备的S12层的厚度在70?80A的范围内。
10.根据权利要求1或2所述的提高NOR闪存数据保存能力的方法，其特征在于，在第二步骤中，采用炉管对S12层执行N2O工艺掺氮处理。
【专利摘要】本发明提供了一种提高NOR闪存数据保存能力的方法，包括：第一步骤，用于采用活性氧化工艺制备SiO2层；第二步骤，用于在活性氧化工艺完成之后对SiO2层执行N2O工艺掺氮处理，从而形成NOR闪存的浮栅晶体管单元的隧穿层。活性氧化工艺的反应特气为H2气体和O2气体。在活性氧化工艺中，O2气体和H2气体在热的硅片表面发生化学反应从而生成氧的活性基团，氧的活性基团与硅片表面的硅反应从而生成SiO2层。
【IPC分类】H01L21-8247, H01L21-285
【公开号】CN104766827
【申请号】CN201510149022
【发明人】江润峰, 胡荣
【申请人】上海华力微电子有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月31日