[发明专利]形成纳米单晶硅的方法和非挥发性半导体存储器制造方法

权利要求书

1.一种纳米单晶硅的形成方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：

在半导体基体上形成富硅介质薄膜层；

将硅离子植入富硅介质薄膜层；

对半导体基体进行退火处理，在富硅介质薄膜层中形成纳米单晶硅。

2.根据权利要求1所述的纳米单晶硅的形成方法，其特征在于，所述的半导体基体为硅或者绝缘体上硅。

3.根据权利要求1所述的纳米单晶硅的形成方法，其特征在于，所述的富硅介质薄膜层为富硅氧化物SiO_x(0＜X＜2)或者富硅氮氧化物SiO_xN_y(0＜X＜1、0＜Y＜1)。

4.根据权利要求1或者3所述的纳米单晶硅的形成方法，其特征在于，所述的富硅介质薄膜层的折射率为1.48至1.98。

5.根据权利要求4所述的纳米单晶硅的形成方法，其特征在于，所述的富硅介质薄膜层的折射率为1.58至1.80。

6.根据权利要求1所述的纳米单晶硅的形成方法，其特征在于，硅离子植入时环境中的硅离子的密度为1×10¹⁴至1×10¹⁶个/cm²。

7.根据权利要求1所述的纳米单晶硅的形成方法，其特征在于，硅离子植入时环境中的硅离子的密度为4×10¹⁵至1×10¹⁶个/cm²。

8.根据权利要求1所述的纳米单晶硅的形成方法，其特征在于，硅离子植入的能量为50至300keV。

9.根据权利要求1所述的纳米单晶硅的形成方法，其特征在于，硅离子植入的能量为100至120keV。

10.根据权利要求1所述的纳米单晶硅的形成方法，其特征在于，退火温度为700至1000℃。

11.根据权利要求1所述的纳米单晶硅的形成方法，其特征在于，退火后在富硅介质薄膜层中形成纳米单晶硅原子直径为1至10nm。

12.一种含有纳米单晶硅浮栅的非挥发性半导体存储器的制造方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：

在半导体基体上形成沟槽隔离结构；

在基体上形成一氧化层；

在上述氧化层上形成多晶硅层和纳米单晶硅浮栅；

刻蚀上述多晶硅层、纳米单晶硅浮栅和氧化层形成控制门；

在半导体基体中形成漏源区；

在控制门上形成氮化物或者氮氧化物隔离层；

在隔离层上沉积层间导电层，并形成连接存储器内电路的触点。

13.根据权利要求12所述的含有纳米单晶硅浮栅的非挥发性半导体存储器的制造方法，其特征在于，所述的氧化层材料为氮氧化硅(SiON)、富硅氧化物(SRO)、HfO₂、Al₂O₃或者SiN。

14.根据权利要求12所述的含有纳米单晶硅浮栅的非挥发性半导体存储器的制造方法，其特征在于，所述的在氧化层上形成多晶硅层和纳米单晶硅浮栅的工艺方法为：

在所述氧化层上沉积富硅介质薄膜层；

在富硅介质薄膜层上沉积多晶硅层；

将硅离子通过多晶硅层植入富硅介质薄膜层；

对半导体基体进行退火处理，在富硅介质薄膜层中形成纳米单晶硅。

15.根据权利要求14所述的含有纳米单晶硅浮栅的非挥发性半导体存储器的制造方法，其特征在于，所述的富硅介质薄膜层为富硅氧化物SiO_x(0＜X＜2)或者富硅氮氧化物SiO_xN_y(0＜X＜1、0＜Y＜1)。

16.根据权利要求14或者15所述的含有纳米单晶硅浮栅的非挥发性半导体存储器的制造方法，其特征在于，所述的富硅介质薄膜层的折射率为1.48至1.98。

17.根据权利要求16所述的含有纳米单晶硅浮栅的非挥发性半导体存储器的制造方法，其特征在于，所述的富硅介质薄膜层的折射率为1.58至1.80。