[发明专利]在快闪存储器件中形成隧道绝缘层的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求2008年7月29日提交的韩国专利申请10-2008-0073895的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明一般性涉及在快闪存储器件中形成隧道绝缘层的方法，更具体地涉及能够改善漏电流和击穿电压特性的在快闪存储器件中形成隧道绝缘层的方法。

背景技术

快闪存储器件是在断电情况下在存储单元中保持所存储数据的非易失性存储器件，并能够在快闪存储器件安装于电路板的状态下高速进行电擦除功能。由于有助于高度集成的结构，快闪存储器件已经成为许多研究的主题。通过在半导体衬底的有源区域上依次地层叠隧道氧化物层、浮置栅极、介电层和控制栅极，形成快闪存储器件的单位单元。与常规晶体管中的栅极氧化物层不同，隧道氧化物层本身作为数据通过其传输的通道；因此需要隧道氧化物层具有极好的薄膜特性。

在NAND快闪存储器中，由于以Fowler-Nordheim(F-N)隧穿法实施全部编程操作和擦除操作，所以如果编程操作和擦除操作重复多次，则隧道氧化物层劣化，从而使得快闪存储器件无法完全地实施其功能。因此，隧道氧化物层尽可能地薄以提高编程速度，同时氮注入到薄层中以防止薄膜特性劣化。通常，已经利用了改善薄膜特性的方法。该方法包括：实施氧化过程以生长纯氧化物层，随后利用N₂O气体或者NO气体实施退火过程，以在隧道氧化物层和半导体衬底之间的界面上以2原子％至3原子％的浓度分布氮。

然而，通过在厚度刚已减小的隧道氧化物层上以2原子％至3原子％的浓度分布氮，难以令人满意地确保击穿电压特性或漏电流特性。此外，在PMOS晶体管中，栅极绝缘层的特性因硼的穿透而劣化。

发明内容

本发明提供在快闪存储器件中形成隧道绝缘层的方法，包括：实施氮化处理以形成隧道绝缘层，和形成氮累积层。

根据本发明一个实施方案的在快闪存储器件中形成隧道绝缘层的方法包括：在半导体衬底上形成氧化物层，将氧化物层的表面形成为含氮层，和在半导体衬底与氧化物层之间限定的界面上形成氮累积层。

优选通过自由基氧化过程形成氧化物层。优选在氧气(O₂)、氢气(H₂)和氩气(Ar)的气氛下和在800℃～950℃的温度下进行自由基氧化过程。

含氮绝缘层优选包括氧氮化硅(SiON)层。优选通过等离子体氮化处理过程形成含氮绝缘层。在形成氮累积层之后，含氮绝缘层优选具有5原子％至30原子％的氮浓度。

优选在氢气(H₂)和氩气(Ar)的气氛下、在3Pa～10Pa的压力下、在150W～200W的功率下和在800℃～900℃的温度下，实施等离子体氮化处理过程。

优选通过退火过程，更优选利用一氧化二氮(N₂O)气体，形成氮累积层。优选在预活化室(PAC)中，在常压(即大气压)和900℃～1100℃的温度下，实施该退火过程。在等离子体氮化处理过程之后，优选以异位方式实施退火过程。

附图说明

通过参考以下详述并结合附图进行考虑时，本发明的上述及其他特征和优点将容易地变得明显，其中：

图1A至图1C是说明根据本发明一个实施方案的在快闪存储器件中形成隧道绝缘层的方法的截面图；和

图2是显示氮浓度随着本发明一个实施方案的隧道绝缘层的深度变化而变化的SIMS(次级离子质谱)图。

具体实施方式

参考附图更详细地说明本发明的优选实施方案。

图1A至图1C是用于说明根据本发明一个实施方案的在快闪存储器件中形成隧道绝缘层的方法的截面图，图2是显示氮浓度随着本发明一个实施方案的隧道绝缘层的深度变化而变化的SIMS(次级离子质谱)图。

参考图1A，提供其上形成有阱区域(未显示)的半导体衬底10。阱区域优选形成为三重结构。为了形成具有三重结构的阱区域，在半导体衬底10上形成遮蔽氧化物层(未显示)，然后实施阱离子注入过程和阈值电压离子注入过程。

移除遮蔽氧化物层之后，优选在半导体衬底10(其上形成有阱区域)上形成氧化物层以形成隧道绝缘层之前，还实施清洁过程。优选通过使用HF溶液和标准清洁-1(standard cleaning-1)(SC-1)溶液实施清洁过程，以移除固有的氧化物层和杂质。