[发明专利]双位氮化硅只读存储器制造方法及双位氮化硅只读存储器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种双位氮化硅只读存储器制造方法及根据该双位氮化硅只读存储制造方法制成的双位氮化硅只读存储器。

背景技术

氮化硅只读存储器NROM(nitride based read-only memory)技术由于能够提供更高的存储密度，快速的低电压编程和低的费用而成为下一代非易失存储器的有力竞争者。NROM具有与SONOS器件同样简单的结构，并且NROM的制造需要更少的掩模版数量，并且可以和标准的CMOS制作流程兼容。NROM使用热电子注入的方式来编译和擦除，以使其具有一个更快和更低的编译阈值电压，并且在门极介质的堆积中可以使用更厚的底部氧化层(小于5nm)，这可以改善存储电子的保存时间和减少读的扰动。减少的过度擦除允许一个舒适的1T/C设计，这和2T/C存储器件结合为高密度非易失记忆器件的缩减提供了一个很适用的方法。虽然热载流子注入引起的氧化物损伤仍然是器件的一个关注，但NROM器件已经具有在150度条件下，保存10年的100k次循环的可靠性能。NROM用ONO(Oxide-Nitride-Oxide，二氧化硅/氮化硅/二氧化硅)门极介质堆积存储信息，和SONOS器件用FN隧穿或是直接隧穿来写和擦除不同。NROM器件利用热载流子注入来编译和擦除。NROM的编译利用热电子注入来实现，利用热空穴的注入来擦除。通过相互交换源和漏的终端，两个物理分开的位可以储存在同一个NROM器件的靠近源和漏的ONO堆积层中。

NROM的编译利用热电子注入来实现：沟道中的电子受到水平方向电场的加速，在漏端这些热电子中的一部分有足够能量的幸运电子受到有利的垂直电场，越过底部氧化层的势垒，被注入到氮化硅层，如图1所示。通过相互交换源和漏的终端，两个物理分开的位可以储存在同一个NROM器件的靠近源和漏的ONO堆积层中。

NROM利用热空穴的注入来实现擦除：靠近漏端的热空穴通过一个深耗尽带(导带)到带(价带)的隧穿。空穴得到能量注入ONO堆栈层，在这里它们和受限制的电子复合，或者被限制在氮化硅层中，如图2所示。在编译和擦除的过程中，受限制的电荷和源/漏结的边缘一致。

通过交换两端的读写可以实现如图3所示的双位存储(bit1和bit2)，当漏端电压足够高来抑制由于位2所产生的窄的势垒，第二个位的出现并不会影响位1的读取，如图4所示，其中示出了漏极电压为V_D＝0V及V_D＝3V的情况。

然而，现有的NROM中的ONO结构中氮化硅层是用标准的均匀氮化硅层，当两端储存电荷时，会发生电荷的横向转移，造成擦除电压的增大，发生过擦除，使阈值电压发生漂移，影响器件的读取和可靠性。

发明内容

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，提供一种防止阈值电压的漂移并增强了器件的可靠性的双位氮化硅只读存储器制造方法及根据该双位氮化硅只读存储制造方法制成的双位氮化硅只读存储器。

根据本发明的第一方面，提供了一种双位氮化硅只读存储器制造方法，其包括：在硅片上形成底层氧化硅层；在所述底层氧化硅层上形成氮化硅层；在所述氮化硅层上形成阻挡氧化硅层；在所述阻挡氧化硅层上形成控制栅层；在衬底上形成氧化硅侧墙以及源极和漏极；其中，所述氮化硅层包括富硅氮化硅层、以及位于富硅氮化硅层两侧的分别靠近源极和漏极的两个渐变氮化硅层，并且其中，在所述两个渐变氮化硅层中，在从所述底部氧化层到所述阻挡氧化层的方向上，硅含量逐渐减少，而氮含量逐渐增大。

优选地，所述双位氮化硅只读存储器制造方法还包括：在衬底上形成源极和漏极。

优选地，所述双位氮化硅只读存储器制造方法还包括：在栅极两侧形成氧化硅侧墙。

优选地，在所述底层氧化硅层上形成氮化硅层的步骤中，通过控制含硅和含氮气体的比率和流速来实现不同硅含量和氮含量氮化硅层。

进一步优选地，在所述底层氧化硅层上形成氮化硅层的步骤中，通过初始地设置SiH₂Cl₂/NH₃＝2.07以在所述两个渐变氮化硅层底部形成一层富硅氮化硅层，然后逐渐减小SiH₂Cl₂/NH₃的值，并且在形成最顶层的富氮氮化硅层时使得SiH₂Cl₂/NH₃＝0.1。

优选地，所述富硅氮化硅层的硅含量和/或氮含量是均匀的。