[发明专利]一种电荷俘获非挥发存储器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种电荷俘获非挥发存储器及其制造方法。

背景技术

闪存存储技术是现在主流的一种存储技术，它既具有随机存取存储器(RAM)的优势，能够随时擦除和重写数据信息，又有只读存储器(ROM)的特点，在电路断电的情况下保持存储的数据信息，因此闪存存储器又被称为一种非挥发存储器。

主流的闪存存储技术按照阵列结构和实现的功能可以分为两类：NAND型阵列架构的闪存存储技术和NOR型阵列架构的闪存存储技术。前者主要侧重于大容量数据信息的保存，后者则侧重于数据和编码处理过程中的数据寄存和快速读取擦除。

随着无线通讯数据通信量的增大和多媒体设备集成度的提高，对于嵌入式存储的要求日益提高，在要求数据高速存取的同时，还要求提高存储密度。这些都对NOR型阵列架构的闪存存储技术提出了新的要求，为了满足这些要求，有人提出了基于NOR型阵列架构的NROM存储结构闪存存储器。这种器件结构利用了电荷俘获存储器中电荷的局域化存储特性，通过控制电荷在电荷存储层中分立存储的位置的不同，实现同一单元多个数据的存储，提高存储单元的存储密度。NROM结构的存储单元在保证存取速度的前提下，有效的提高了存储密度。

但是，NROM结构的存储单元在器件的可靠性上还存在一系列的问题，诸如，由于器件的二位串扰现象(second-bit effect)和源端注入(source-side injection)的影响，削弱了数据的保持特性。

发明内容

本发明提供一种电荷俘获非挥发存储器及其制造方法，以避免出现二位串扰及源端注入现象，提高器件的可靠性。

本发明提供了一种电荷俘获非挥发存储器，包括：

半导体衬底，所述衬底中形成源、漏区域；

形成于所述衬底之上的多叠层栅介质层结构，其中，所述栅介质层自衬底开始依次包括：隧穿层、分裂栅结构中形成材料不同的两个电荷存储区以及隔离在所述两个电荷存储区之间及上层的阻挡层；

形成于所述阻挡层之上的控制栅电极；

覆盖所述控制栅电极的钝化保护层，通过所述钝化保护层，从所述控制栅电极及源、漏区域引出金属互联。

优选的，所述电荷存储区包括：由高介电常数材料形成的第一电荷存储区和由硅基氮化物形成的第二电荷存储区。

优选的，所述隧穿层包括：硅基氧化物或硅基氮氧化物构成的薄膜。

优选的，所述阻挡层包括：硅基氧化物或硅基氮氧化物构成的薄膜。

优选的，所述高介电常数材料包括：铪、锆、钽、镱元素的二元氧化物。

优选的，所述钝化保护层包括：硅基氮氧化物构成的薄膜。

优选的，所述衬底包括：硅衬底或者绝缘衬底硅衬底。

一种电荷俘获非挥发存储器的制造方法，包括：

提供半导体衬底；

在半导体衬底之上依次沉积隧穿层薄膜及高介电常数材料薄膜；

在所述高介电常数材料之上涂覆光刻胶，通过光刻形成图形，并刻蚀去掉所述隧穿层上部分高介电常数材料薄膜，形成第一电荷存储区；

在剩余隧穿层部分及光刻胶表面上涂覆形成硅基氮化物薄膜；

通过光刻胶剥离工艺，去除剩余光刻胶，同时去除光刻胶表面上涂覆的硅基氮化物薄膜，使得剩余隧穿层部分表面上涂覆的硅基氮化物薄膜形成分裂栅结构中的第二电荷存储区；

在两个电荷存储区间隙及上层沉积阻挡层薄膜；

在所述阻挡层薄膜之上沉积栅电极薄膜和掩膜层，形成控制栅电极图形；

依次去除所述控制栅电极图形之外的阻挡层薄膜、高介电常数材料薄膜及硅基氮化物薄膜，直至刻蚀到所述隧穿层薄膜为止；

通过离子注入，在所述衬底中形成源、漏区域，去除所述掩膜层；

在剩余隧穿层薄膜及栅电极薄膜之上沉积钝化保护层，从所述控制栅电极及源、漏区域引出金属互联。

优选的，所述隧穿层包括：硅基氧化物或硅基氮氧化物构成的薄膜。

优选的，所述阻挡层包括：硅基氧化物或硅基氮氧化物构成的薄膜。

优选的，所述高介电常数材料薄膜通过原子层沉积技术制备。

优选的，所述高介电常数材料包括：铪、锆、钽、镱元素的二元氧化物。

优选的，所述钝化保护层包括：硅基氮氧化物构成的薄膜。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：