ONO介质层的形成方法技术

本发明专利技术提供一种ONO介质层的形成方法。首先，提供衬底，所述衬底表面形成有隧穿氧化层以及位于隧穿氧化层之上的浮栅层，在所述浮栅层上形成底层氧化物层，在所述底层氧化物层上形成中间氮化物层，然后，采用ISSG氧化方法在所述中间氮化硅层上形成顶层氧化物层。相比于现有工艺，本发明专利技术提供的ONO介质层的形成方法，可减少一步炉管工艺，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
ONO介质层的形成方法
本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种ONO介质层的形成方法。
技术介绍
从二十世纪八十年代第一个闪存产品问世以来，随着技术的发展和各类电子产品对存储的需求，闪存被广泛用于手机、笔记本、掌上电脑和U盘等移动和通讯设备中，闪存为一种非易变性存储器，其运作原理是通过改变晶体管或存储单元的临界电压来控制门极通道的开关以达到存储数据的目的，使存储在存储器中的数据不会因电源中断而消失，闪存为电可擦除且可编程的只读存储器的一种特殊结构，如今闪存已经占据了非挥发性半导体存储器的大部分市场份额，成为发展最快的非挥发性半导体存储器目前的闪存依据其中存储单元器件结构的不同而被分为叠栅(堆叠栅)式闪存和分裂栅(分离栅)式闪存，闪存的制作工艺包括控制栅的制作以及浮栅的制作。叠栅通常如图1所示，在衬底10上依次形成隧穿氧化层11，浮栅12、栅极介质层13和控制栅14。其中，栅极介质层13通常为ONO介质层(Oxide-Nitride-Oxide，ONO)，随着闪存器件尺寸的不断减小，ONO介质层作为浮栅和控制栅之间的栅极电介质，其厚度相应减小，传统工艺一般采用减小ONO介质层的厚度来实现，然而ONO介质层物理上的厚度减薄，会造成漏电流的增加，因此，研究新的ONO介质层的形成方法是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术提供一种ONO介质层的形成方法，目的在于减少ONO介质层的形成过程中的炉管工艺的次数，进而降低生产成本。本专利技术提供一种ONO介质层的形成方法，包括：，提供衬底，所述衬底表面形成有隧穿氧化层以及位于隧穿氧化层之上的浮栅层；在所述浮栅层上形成底层氧化物层；在所述底层氧化物层上形成中间氮化物层；以及在所述中间氮化硅层上形成顶层氧化物层，其中，所述顶层氧化物层是在H2和O2的气体环境中以ISSG氧化方法形成。可选的，采用ISSG氧化方法氧化部分所述中间氮化物层而形成所述顶层氧化物层。可选的，所述ISSG氧化方法是在900℃-1200℃的温度范围内进行的。可选的，所述ISSG氧化方法形成所述顶层氧化物层的反应时间为25s-50s。可选的，所述ISSG氧化方法是在RTP设备中进行的。可选的，在H2和O2的气体环境中，O2和H2的比例为2:1-5:1。可选的，所述底层氧化物层采用热氧化法形成。可选的，所述中间氮化物层采用低压化学气相法形成。可选的，所述底层氧化物层和所述顶层氧化物层为二氧化硅层，所述中间氮化物层为氮化硅层。可选的，所述底层氧化物层的厚度为所述中间氮化物层的厚度为所述顶层氧化物层的厚度为可选的，所述ONO介质层形成于浮栅与控制栅之间。可选的，所述ONO介质层应用于Flash90shrink产品的制程。本专利技术提供一种ONO介质层的形成方法。首先，提供衬底，所述衬底表面形成有隧穿氧化层以及位于隧穿氧化层之上的浮栅层，在所述浮栅层上形成底层氧化物层，在所述底层氧化物层上形成中间氮化物层，然后，采用ISSG氧化方法在所述中间氮化硅层上形成顶层氧化物层。相比于现有工艺，本专利技术提供的ONO介质层的形成方法，可减少一步炉管工艺，降低生产成本。附图说明图1为具有ONO介质层的栅极结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的ONO介质层形成方法的流程图；图3A-图3G为本专利技术实施例提供的ONO介质层形成方法所对应的结构示意图。具体实施方式栅极介质层作为控制栅和浮栅之间的隔离介质层，其形直接影响控制栅和浮栅之间的耦合电容，从而影响数据的读写速度或数据保持能力(DataRetention)。现有工艺中形成栅极介质层(ONO介质层)的方法，一般采用热氧化形成底层氧化物和顶层氧化层，采用低压化学气相法形成中间氮化物层，即所述ONO介质层的形成需要经过三次炉管工艺，工艺较复杂。本专利技术提供一种ONO介质层的形成方法，提供衬底，所述衬底表面形成有隧穿氧化层以及位于隧穿氧化层之上的浮栅层，在所述浮栅层上形成底层氧化物层，在所述底层氧化物层上形成中间氮化物层，然后采用ISSG氧化方法在所述中间氮化物层上形成顶层氧化物层。相比于现有工艺，本专利技术提供的ONO介质层的形成方法，可减少一步炉管工艺，降低生产成本。为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容做进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。其次，本专利技术利用示意图进行了详细的表述，在详述本专利技术实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本专利技术的限定。图2为本实施例提供的一种ONO介质层的形成方法的流程图，如图2所示，本实施例提供的一种ONO介质层的形成方法，包括以下步骤：S01：提供衬底，所述衬底表面形成有隧穿氧化层以及位于隧穿氧化层之上的浮栅层；S02：在所述浮栅层上形成底层氧化物层；S03：在所述底层氧化物层上形成中间氮化物层；S04：在所述中间氮化硅层上形成顶层氧化物层，其中，所述顶层氧化物层是在H2和O2的气体环境中以ISSG氧化方法形成。本专利技术实施例中所提供的ONO介质层的形成方法可以应用于flash90shrink(第二代90纳米嵌入式闪存)的产品制程，作为控制栅与浮栅之间的介质隔离层。图3A至图3G为本实施例提供的一种ONO介质层的形成方法相应步骤对应的结构示意图，以下将参考图2并结合图3A至图3G详细说明本实施例提供的ONO介质层的形成方法。首先，执行步骤S01，提供衬底100，所述衬底100表面形成有隧穿氧化层101以及位于隧穿氧化层101之上的浮栅层102。如图3A所示所述衬底100可以是硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)中的至少一种。作为优选，本实施例中衬底200为硅衬底，此处仅为示例，本专利技术并不限于此。如图3B和3C所示，在硅衬底上形成隧穿氧化层101和浮栅层102，所述隧穿氧化层101为二氧化硅层，所述浮栅层102为多晶硅层。接着，执行步骤S02，如图3D所示，在所述浮栅层102上形成底层氧化物层103a。可以采用热氧化法(High-temperatureoxidation，HTO)在所述浮栅层102上形成底层氧化物层103a，具体的可以采用炉管热氧化、离子注入和热退火等步骤形成底层氧化物层，在热氧化形成的氧化硅层表面通过离子注入和热退火，或通过炉管N2O高温氮化表面氧化硅和热退火引入Si-N键，提高二氧化硅的可靠性，以及和后续形成的中间氮化物层的结合强度。所述底层氧化物层的厚度为例如等。本实施例在形成浮栅层102之后，在所述浮栅层102上形成ONO介质层103，作为浮栅与控制栅之间的栅极介质层。所述ONO介质层103依次包括底层氧化物层103a、中间氮化物层103b和顶层氧化物层103c。接着，执行步骤S03，如图3E所示，在所述底层氧化物层103a上形成中间氮化物层103b。所述中间氮化物层为氮化硅层，采用炉管低压化学气相沉积法(LowPressureChemicalVaporDeposition，LPCVD)淀积所述中间氮化硅层103b，为了得到较好的均匀度和可控性的中间氮化硅层103b，一般采用低温氮化硅工艺后加高温氮化硅致密化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种ONO介质层的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底表面形成有隧穿氧化层以及位于隧穿氧化层之上的浮栅层；在所述浮栅层上形成底层氧化物层；在所述底层氧化物层上形成中间氮化物层；以及在所述中间氮化硅层上形成顶层氧化物层，其中，所述顶层氧化物层是在H2和O2的气体环境中以ISSG氧化方法形成。

【技术特征摘要】
1.一种ONO介质层的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底表面形成有隧穿氧化层以及位于隧穿氧化层之上的浮栅层；在所述浮栅层上形成底层氧化物层；在所述底层氧化物层上形成中间氮化物层；以及在所述中间氮化硅层上形成顶层氧化物层，其中，所述顶层氧化物层是在H2和O2的气体环境中以ISSG氧化方法形成。2.根据权利要求1所述的ONO介质层的形成方法，其特征在于，采用ISSG氧化方法氧化部分所述中间氮化物层而形成所述顶层氧化物层。3.根据权利要求1所述的ONO介质层的形成方法，其特征在于，所述ISSG氧化方法是在900℃-1200℃的温度范围内进行的。4.根据权利要求3所述的ONO介质层的形成方法，其特征在于，所述ISSG氧化方法形成所述顶层氧化物层的反应时间为25s-50s。5.根据权利要求1所述的ONO介质层的形成方法，其特征在于，所述ISSG氧化方法是在RTP设备中进行的。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张怡，沈思杰，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31