[发明专利]一种提高NOR闪存数据保存能力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种提高NOR闪存数据保存能力的方法。

背景技术

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。

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。

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)。

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)。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。

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。

在65nmNOR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N2O退火，其数据保存能力能力差，出现拖尾分布。

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，提供一种能够提高NOR闪存数据保存能力的方法。

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。

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。

优选地，H₂：O₂的体积之比介于0.5％～5％之间。

优选地，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SiO₂层。

优选地，在第一步骤中，活性氧化工艺的反应温度在1000～1050℃之间。

优选地，在第一步骤中，活性氧化工艺的反应压力小于20torr。

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。

优选地，在第一步骤中，活性氧化工艺采用单片腔室。

优选地，第一步骤制备的SiO₂层的厚度在70～80A的范围内。

优选地，在第二步骤中，采用炉管对SiO₂层执行N₂O工艺掺氮处理。

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，SiO₂厚度受衬底不同晶向影响小，生成的SiO₂厚度均匀，特别是拐角处生成的SiO₂厚度也很均匀。而且，掺氮和退火工艺后[N]的引入使Si-SiO₂界面得到改善，Si-H被更稳定的Si-N取代。SiON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

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：

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。

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。