專利名稱：Ono結(jié)構(gòu)及其制作方法、存儲(chǔ)器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法，特別是涉及一種 ONO(Oxide-Nitride-Oxide，氧化物-氮化物-氧化物)結(jié)構(gòu)及其制作方法；本發(fā)明還涉及一種包括ONO結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器及其制作方法。
背景技術(shù)：
ONO結(jié)構(gòu)由依次堆疊的底層氧化層、氮化硅層、頂層氧化硅層構(gòu)成，作為一種新型介電層它日益受到多種半導(dǎo)體器件的青睞，如SONOS (Silicon Oxide Nitride Oxide Silicon)存儲(chǔ)器。S0N0S存儲(chǔ)器中0N0結(jié)構(gòu)作用如下利用量子隧穿效應(yīng)或者熱載流子注入效應(yīng)將電荷(電子或空穴)通過(guò)底層氧化層注入到氮化硅層，進(jìn)入氮化硅層中的電荷被頂層氧化硅層阻擋，并被氮化硅層中的電荷陷阱俘獲，從而在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息；經(jīng)底層氧化層將電荷從氮化硅層中移動(dòng)至半導(dǎo)體襯底中，從而將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)信息擦除。一種傳統(tǒng)的0N0結(jié)構(gòu)如圖1所示，其制作流程如下a.提供半導(dǎo)體襯底1，利用熱氧化生長(zhǎng)工藝在半導(dǎo)體襯底1上形成底層氧化層2 ；b.利用包括 SiH2Cl2 (dichlorosilane，DCS，二氯二氫硅)、NH3(氨氣)的混合氣體直接在底層氧化層2上形成氮化硅層3，將利用NH3形成的氮化硅層3稱作為NH3 Nitride 層；c.利用濕氧氧化工藝在氮化硅層3上形成頂層氧化硅層4，至此，0N0結(jié)構(gòu)制作完畢。由上述制作工藝形成的0N0結(jié)構(gòu)中，氮化硅層3與底層氧化層2界面5處會(huì)產(chǎn)生許多界面陷阱(interface traps)，S卩，界面陷阱的密度較大。界面陷阱是一種在半導(dǎo)體集成電路中不希望出現(xiàn)的缺陷，尤其是當(dāng)界面陷阱的密度較大時(shí)，它會(huì)嚴(yán)重影響0N0結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。例如當(dāng)0N0結(jié)構(gòu)應(yīng)用在S0N0S存儲(chǔ)器中時(shí)，氮化硅層3與底層氧化層2界面5 處的界面陷阱會(huì)影響存儲(chǔ)器的擦除/讀寫次數(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間等等。鑒于此，確有必要提出一種新的0N0結(jié)構(gòu)及其制作方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是現(xiàn)有制作工藝形成的0N0結(jié)構(gòu)中氮化硅層與底層氧化硅界面處會(huì)產(chǎn)生密度較大的界面陷阱，影響0N0結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種0N0結(jié)構(gòu)的制作方法，所述方法包括以下步驟
在基體上形成底層氧化層；在所述底層氧化層上形成氮化硅層，所述氮化硅層包括由ND3作為反應(yīng)物形成的第一氮化硅層、由NH3作為反應(yīng)物形成的第二氮化硅層，所述第一氮化硅層中包含D，所述第二氮化硅層中包含H;在所述氮化硅層上形成頂層氧化硅層。可選的，所述氮化硅層的制作過(guò)程包括
向溫度為650°C 760°C的反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括SiH2Cl2、 ND3，在所述底層氧化層上形成所述第一氮化硅層，形成的所述第一氮化硅層中包含D ；向溫度為650°C 760°C的反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括SiH2Cl2、 NH3，在所述第一氮化硅層上形成所述第二氮化硅層，形成的所述第二氮化硅層中包含H?？蛇x的，所述氮化硅層的制作過(guò)程包括向溫度為650°C 760°C的反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括SiH2Cl2、 NH3，在所述底層氧化層上形成所述第二氮化硅層，形成的所述第二氮化硅層中包含H;向溫度為650°C 760°C的反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括SiH2Cl2、 ND3，在所述第二氮化硅層上形成所述第一氮化硅層，形成的所述第一氮化硅層中包含D?？蛇x的，所述氮化硅層的制作過(guò)程包括向溫度為650°C 760°C的反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括SiH2Cl2、 ND3、NH3，在所述底層氧化層上形成所述氮化硅層，所述氮化硅層包括混合摻雜在一起的所述第一氮化硅層、第二氮化硅層，所述氮化硅層中還包含D、H。本發(fā)明還提供了一種存儲(chǔ)器的制作方法，其包括如上所述的ONO結(jié)構(gòu)的制作方法。本發(fā)明還提供了一種ONO結(jié)構(gòu)，其包括底層氧化層；位于所述底層氧化層上的氮化硅層，所述氮化硅層包括第一氮化硅層、第二氮化硅層，所述第一氮化硅層中包含D，所述第二氮化硅層中包含H ；位于所述氮化硅層上的頂層氧化硅層。可選的，所述第一氮化硅層位于所述底層氧化層上方，所述第二氮化硅層位于所述第一氮化硅層上方?？蛇x的，所述第二氮化硅層位于所述底層氧化層上方，所述第一氮化硅層位于所述第二氮化硅層上方?？蛇x的，所述第一氮化硅層與所述第二氮化硅層混合摻雜在一起，所述氮化硅層包含D、H。本發(fā)明還提供了一種存儲(chǔ)器，其包括如上所述的ONO結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于ONO結(jié)構(gòu)中的氮化硅層既包括由ND3作為反應(yīng)物形成的第一氮化硅層、由NH3作為反應(yīng)物形成的第二氮化硅層，第一氮化硅層中包含D，第二氮化硅層中包含H，使得氮化硅層中的D能阻止H與底層氧化層界面處的Si結(jié)合成不穩(wěn)定、極易斷裂的Si-H鍵，并能與底層氧化層界面處的Si結(jié)合成Si-D鍵。Si-D鍵是一種穩(wěn)定的化學(xué)鍵，使得氮化硅層與底層氧化硅層界面處不會(huì)產(chǎn)生界面陷阱或界面陷阱的密度較小，從而提高了 ONO結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。氮化硅層中的第一氮化硅層、第二氮化硅層是在同一個(gè)反應(yīng)腔室中形成，減少了制作氮化硅層的熱預(yù)算。


圖1是一種傳統(tǒng)ONO結(jié)構(gòu)制作工藝中ONO結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是本發(fā)明的ONO結(jié)構(gòu)制作方法的實(shí)施例一、二、三中ONO結(jié)構(gòu)的制作流程圖。圖3是本發(fā)明的ONO結(jié)構(gòu)的實(shí)施例一中一種ONO結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4是本發(fā)明的ONO結(jié)構(gòu)的實(shí)施例二中一種ONO結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5是本發(fā)明的ONO結(jié)構(gòu)的實(shí)施例三中一種ONO結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明要解決的問(wèn)題是現(xiàn)有制作工藝形成的ONO結(jié)構(gòu)中氮化硅層與底層氧化硅界面處會(huì)產(chǎn)生界面陷阱，影響ONO結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)深入分析得知，產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因是利用上述ONO結(jié)構(gòu)制作工藝形成的氮化硅層(即NH3 Nitride層)實(shí)際上是一種無(wú)定型的膜，NH3 Nitride層中常常會(huì)含有大量的氫(H)，H會(huì)與氮化硅層中的Si結(jié)合，并以Si-H鍵的形式存在。Si-H 鍵是一種不穩(wěn)定、極易斷裂的懸掛鍵(dangling bond)，導(dǎo)致NH3 Nitride層與底層氧化層界面處產(chǎn)生密度較大的界面陷阱，從而影響ONO結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明在ONO結(jié)構(gòu)的氮化硅層中增設(shè)一由ND3作為反應(yīng)物形成的第一氮化硅層，即ND3 Nitride層，即氮化硅層中同時(shí)包括ND3Nitride層(利用ND3形成的氮化硅層)、NH3 Nitride層(利用NH3形成的氮化硅層)，氮化硅層中的D (deuterium，即氘，氫的一種同位素)能阻止H與底層氧化層界面處的Si結(jié)合成不穩(wěn)定、極易斷裂的Si-H 鍵，并能與底層氧化層界面處的Si結(jié)合成穩(wěn)定的Si-D鍵，從而防止NH3 Nitride層與底層氧化層界面處產(chǎn)生界面陷阱，提高了 ONO結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。圖2是本發(fā)明的ONO結(jié)構(gòu)的制作方法實(shí)施例一、二、三中ONO結(jié)構(gòu)的制作流程圖， 如圖2所示，ONO結(jié)構(gòu)的制作方法包括以下步驟Si.在基體上形成底層氧化層。S2.在底層氧化層上形成氮化硅層，氮化硅層包括由ND3作為反應(yīng)物形成的第一氮化硅層、由NH3作為反應(yīng)物形成的第二氮化硅層，第一氮化硅層中包含D，第二氮化硅層中包含H。S3.在氮化硅層上形成頂層氧化硅層。圖3、圖4、圖5分別是本發(fā)明的ONO結(jié)構(gòu)的實(shí)施例一、二、三中ONO結(jié)構(gòu)的示意圖， ONO結(jié)構(gòu)包括依次堆疊的底層氧化層、氮化硅層、頂層氧化硅層，其中，氮化硅層包括第一氮化硅層、第二氮化硅層，第一氮化硅層中包含D，第二氮化硅層中包含H。下面結(jié)合附圖，通過(guò)具體實(shí)施例一、二、三，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的可實(shí)施方式的一部分，而不是其全部。根據(jù)這些實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下可獲得的所有其它實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例一首先執(zhí)行步驟Sl 在基體上形成底層氧化層。結(jié)合圖2、圖3所示，基體10可以是沒(méi)有經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體加工的半導(dǎo)體襯底，如硅片； 也可以是已形成有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底，這時(shí)ONO結(jié)構(gòu)可形成在半導(dǎo)體襯底的指定區(qū)域以形成所需半導(dǎo)體器件。在基體10上形成底層氧化層11之前，可對(duì)基體10進(jìn)行清洗， 以提高ONO結(jié)構(gòu)的形成質(zhì)量。
底層氧化層11可利用熱氧化生長(zhǎng)、化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)、原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)等傳統(tǒng)的半導(dǎo)體薄膜制作工藝形成。 在本實(shí)例中，底層氧化層11的厚度可為20A~50A。接著執(zhí)行步驟S2 在底層氧化層上形成氮化硅層，氮化硅層包括由ND3作為反應(yīng)物形成的第一氮化硅層、由NH3作為反應(yīng)物形成的第二氮化硅層，第一氮化硅層中包含D，第二氮化硅層中包含H。結(jié)合圖2、圖3所示，氮化硅層12中的第一氮化硅層12a(即ND3 Nitride層)、 第二氮化硅層 12b (即 NH3 Nitride 層)均可利用 LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition)工藝形成。如圖3所示，在底層氧化層11上先沉積第一氮化硅層12a(即ND3 Nitride層)，然后在第一氮化硅層1 (即ND3Nitride層)上沉積第二氮化硅層12b (即 NH3 Nitride 層)。上述氮化硅層12的具體制作過(guò)程包括向溫度為650°C 760°C的反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括 SiH2Cl2 (dichlorosilane，DCS，二氯二氫硅)、ND3。反應(yīng)氣體之間會(huì)發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng) 3SiCl2H2 (氣態(tài))+4ND3(氣態(tài))—Si3N4 (固態(tài))+6HC1 (氣態(tài))+D2 (氣態(tài))，以在底層氧化層 11上先形成第一氮化硅層12a (即ND3 Nitride層)。形成預(yù)定厚度的第一氮化硅層12a(即ND3 Nitride層)后，向同一個(gè)反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括SiH2Cl2 (dichlorosilane，DCS，二氯二氫硅)、NH3，此時(shí)，反應(yīng)腔室中的溫度為650°C 760°C。反應(yīng)氣體之間會(huì)發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)3SiCl2H2 (氣態(tài))+4NH3 (氣態(tài))—Si3N4 (固態(tài))+6HC1 (氣態(tài))+H2 (氣態(tài))，以在第一氮化硅層12a (即ND3 Nitride層)上形成第二氮化硅層12b (即NH3 Nitride層)。氮化硅層12的厚度直接影響0N0結(jié)構(gòu)的性能，在本實(shí)施例中，第一氮化硅層 12a (即ND3 Nitride層)、第二氮化硅層12b (即NH3 Nitride層)的厚度可為1θΑ~4θΑ。第一氮化硅層12a (即ND3 Nitride層)、第二氮化硅層12b (即NH3 Nitride層) 制作完成后，形成的氮化硅層12中會(huì)含有大量的D (deuterium,即氘，氫的一種同位素)、H， D能阻止H與底層氧化層界面處的Si結(jié)合成不穩(wěn)定、極易斷裂的Si-H鍵，并能與底層氧化層界面處13的Si結(jié)合成Si-D鍵。Si-D鍵是一種穩(wěn)定的化學(xué)鍵，使得氮化硅層12與底層氧化硅層11界面處13不會(huì)產(chǎn)生界面陷阱或界面陷阱的密度較小，從而提高了 0N0結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。另外，氮化硅層12中的第一氮化硅層12a(即ND3 Nitride層)、第二氮化硅層 12b(即NH3 Nitride層)可在同一個(gè)反應(yīng)腔室中形成，減少了制作氮化硅層12的熱預(yù)算。接著執(zhí)行步驟S3 在氮化硅層上形成頂層氧化硅層。結(jié)合圖2、圖3所示，在氮化硅層12上形成頂層氧化硅層14。頂層氧化硅層14可利用熱氧化生長(zhǎng)、化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)、原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)等傳統(tǒng)的半導(dǎo)體薄膜制作工藝形成。在本實(shí)例中，頂層氧化硅層14的厚度可為20A~50A。如圖3所示，形成的0N0結(jié)構(gòu)包括底層氧化層11 ；位于底層氧化層11上的氮化硅層12，氮化硅層包括第一氮化硅層12a、第二氮化硅層12b，第一氮化硅層1 位于底層氧化層11上方，第二氮化硅層12b位于第一氮化硅層1 上方；位于氮化硅層12上的頂層氧化硅層14。實(shí)施例二首先執(zhí)行步驟Sl 在基體上形成底層氧化層。結(jié)合圖2、圖4所示，基體10可以是沒(méi)有經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體加工的半導(dǎo)體襯底，如硅片； 也可以是已形成有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底，這時(shí)ONO結(jié)構(gòu)可形成在半導(dǎo)體襯底的指定區(qū)域以形成所需半導(dǎo)體器件。在基體10上形成底層氧化層11之前，可對(duì)基體10進(jìn)行清洗， 以提高ONO結(jié)構(gòu)的形成質(zhì)量。底層氧化層11可利用熱氧化生長(zhǎng)、化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)、原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)等傳統(tǒng)的半導(dǎo)體薄膜制作工藝形成。 在本實(shí)例中，底層氧化層11的厚度可為20A~50A。接著執(zhí)行步驟S2 在底層氧化層上形成氮化硅層，氮化硅層包括由ND3作為反應(yīng)物形成的第一氮化硅層、由NH3作為反應(yīng)物形成的第二氮化硅層，第一氮化硅層中包含D， 第二氮化硅層中包含H。結(jié)合圖2、圖4所示，氮化硅層12中的第一氮化硅層12a(即ND3 Nitride層)、 第二氮化硅層 12b (即 NH3 Nitride 層)均可利用 LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition)工藝形成。如圖4所示，在底層氧化層11上先沉積第二氮化硅層12b (即NH3 Nitride層)，然后在第二氮化硅層1 (即NH3Nitride層)上沉積第一氮化硅層1 (即 ND3 Nitride 層)。上述氮化硅層12的具體制作過(guò)程包括向溫度為650°C 760°C的反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括 SiH2Cl2 (dichlorosilane，DCS，二氯二氫硅)、NH3。反應(yīng)氣體之間會(huì)發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng) 3SiCl2H2 (氣態(tài))+4NH3(氣態(tài))一Si3N4 (固態(tài))+6HC1 (氣態(tài))+H2 (氣態(tài))，以在底層氧化層 11上先形成第二氮化硅層12b ( BP NH3 Nitride層)。形成預(yù)定厚度的第二氮化硅層12b (即NH3 Nitride層)后，向同一個(gè)反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括SiH2Cl2 (dichlorosilane，DCS，二氯二氫硅)、ND3，此時(shí)，反應(yīng)腔室中的溫度為650°C 760°C。反應(yīng)氣體之間會(huì)發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)3SiCl2H2 (氣態(tài))+4ND3 (氣態(tài))一Si3N4 (固態(tài))+6HC1 (氣態(tài))+D2 (氣態(tài))，以在第二氮化硅層1 (即NH3 Nitride層)上形成第一氮化硅層12a (即ND3 Nitride層)。氮化硅層12的厚度直接影響0N0結(jié)構(gòu)的性能，在本實(shí)施例中，第一氮化硅層 12a (即ND3 Nitride層)、第二氮化硅層12b (即NH3 Nitride層)的厚度可為1θΑ~4θΑ。第一氮化硅層12a (即ND3 Nitride層)、第二氮化硅層12b (即NH3 Nitride層) 制作完成后，形成的氮化硅層12中會(huì)含有大量的D (deuterium,即氘，氫的一種同位素)、H， D能阻止H與底層氧化層界面處的Si結(jié)合成不穩(wěn)定、極易斷裂的Si-H鍵，并能與底層氧化層界面處13的Si結(jié)合成Si-D鍵。Si-D鍵是一種穩(wěn)定的化學(xué)鍵，使得氮化硅層12與底層氧化硅層11界面處13不會(huì)產(chǎn)生界面陷阱或界面陷阱的密度較小，從而提高了 0N0結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。另外，氮化硅層12中的第一氮化硅層12a(即ND3 Nitride層)、第二氮化硅層 12b(即NH3 Nitride層)可在同一個(gè)反應(yīng)腔室中形成，減少了制作氮化硅層12的熱預(yù)算。接著執(zhí)行步驟S3 在氮化硅層上形成頂層氧化硅層。
結(jié)合圖2、圖4所示，在氮化硅層12上形成頂層氧化硅層14。頂層氧化硅層14可利用熱氧化生長(zhǎng)、化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)、原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)等傳統(tǒng)的半導(dǎo)體薄膜制作工藝形成。在本實(shí)例中，頂層氧化硅層14的厚度可為20A~50A。如圖4所示，形成的0N0結(jié)構(gòu)包括底層氧化層11 ；位于底層氧化層11上的氮化硅層12，氮化硅層包括第一氮化硅層12a、第二氮化硅層12b，第二氮化硅層12b位于底層氧化層11上方，第一氮化硅層1 位于第二氮化硅層12b上方；位于氮化硅層12上的頂層氧化硅層14。實(shí)施例三首先執(zhí)行步驟Sl 在基體上形成底層氧化層。結(jié)合圖2、圖5所示，基體10可以是沒(méi)有經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體加工的半導(dǎo)體襯底，如硅片； 也可以是已形成有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底，這時(shí)0N0結(jié)構(gòu)可形成在半導(dǎo)體襯底的指定區(qū)域以形成所需半導(dǎo)體器件。在基體10上形成底層氧化層11之前，可對(duì)基體10進(jìn)行清洗， 以提高0N0結(jié)構(gòu)的形成質(zhì)量。底層氧化層11可利用熱氧化生長(zhǎng)、化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)、原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)等傳統(tǒng)的半導(dǎo)體薄膜制作工藝形成。 在本實(shí)例中，底層氧化層11的厚度可為20A~50A。接著執(zhí)行步驟S2 在底層氧化層上形成氮化硅層，氮化硅層包括由ND3作為反應(yīng)物形成的第一氮化硅層、由NH3作為反應(yīng)物形成的第二氮化硅層，第一氮化硅層中包含D，第二氮化硅層中包含H。結(jié)合圖2、圖5所示，氮化硅層12中的第一氮化硅層12a(即ND3 Nitride層)、 第二氮化硅層 12b (即 NH3 Nitride 層)均可利用 LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition)工藝形成。如圖5所示，氮化硅層12中的第一氮化硅層12a(即ND3 Nitride 層)、第二氮化硅層12b (即NH3 Nitride層)混合摻雜在一起。上述氮化硅層12的具體制作過(guò)程包括向溫度為650°C 760°C的反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括 SiH2Cl2 (dichlorosilane，DCS, 二氯二氫硅)、ND3、NH3。反應(yīng)氣體之間會(huì)發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)3SiCl2H2 (氣態(tài))+4ND3(氣態(tài))一Si3N4 (固態(tài))+6HCl (氣態(tài))+D2 (氣態(tài))；3SiCl2H2 (氣態(tài))+4NH3 (氣態(tài))一Si3N4 (固態(tài))+6HC1 (氣態(tài))+H2 (氣態(tài))，以在底層氧化層11上同時(shí)形成第一氮化硅層12a (即ND3 Nitride層)、第二氮化硅層12b (即NH3 Nitride層)，第一氮化硅層12a (即ND3 Nitride層)、第二氮化硅層12b (即NH3 Nitride層)混合摻雜在一起。氮化硅層12的厚度直接影響0N0結(jié)構(gòu)的性能，在本實(shí)施例中，氮化硅層12的總體厚度可為20A~80A。第一氮化硅層12a (即ND3 Nitride層)、第二氮化硅層12b (即NH3 Nitride層) 制作完成后，形成的氮化硅層12中會(huì)含有大量的D (deuterium,即氘，氫的一種同位素)、H， D能阻止H與底層氧化層界面處的Si結(jié)合成不穩(wěn)定、極易斷裂的Si-H鍵，并能與底層氧化層界面處13的Si結(jié)合成Si-D鍵。Si-D鍵是一種穩(wěn)定的化學(xué)鍵，使得氮化硅層12與底層氧化硅層11界面處13不會(huì)產(chǎn)生界面陷阱或界面陷阱的密度較小，從而提高了 0N0結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。
另外，氮化硅層12中的第一氮化硅層12a(即ND3 Nitride層)、第二氮化硅層 12b(即NH3 Nitride層)可在同一個(gè)反應(yīng)腔室中形成，減少了制作氮化硅層12的熱預(yù)算。接著執(zhí)行步驟S3 在氮化硅層上形成頂層氧化硅層。結(jié)合圖2、圖5所示，在氮化硅層12上形成頂層氧化硅層14。頂層氧化硅層14可利用熱氧化生長(zhǎng)、化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)、原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)等傳統(tǒng)的半導(dǎo)體薄膜制作工藝形成。在本實(shí)例中，頂層氧化硅層14的厚度可為20A~50A。如圖5所示，形成的0N0結(jié)構(gòu)包括底層氧化層11 ；位于底層氧化層11上的氮化硅層12，氮化硅層包括第一氮化硅層12a、第二氮化硅層12b，第一氮化硅層12a(即ND3 Nitride層)、第二氮化硅層12b (即NH3 Nitride層)混合摻雜在一起，氮化硅層12包含 D、H ；位于氮化硅層12上的頂層氧化硅層14。本發(fā)明中的0N0結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用在許多半導(dǎo)體器件中，如S0N0S存儲(chǔ)器，以提高半導(dǎo)體器件的性能、減小半導(dǎo)體器件的尺寸。鑒于此，本發(fā)明還提供了一種存儲(chǔ)器及其制作方法，存儲(chǔ)器的制作方法包括上述實(shí)施例中所述的0N0結(jié)構(gòu)的制作方法，存儲(chǔ)器包括上述實(shí)施例中所述的0N0結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)0N0結(jié)構(gòu)中的氮化硅層既包括由ND3作為反應(yīng)物形成的第一氮化硅層、由NH3作為反應(yīng)物形成的第二氮化硅層，第一氮化硅層中包含D，第二氮化硅層中包含H，使得氮化硅層中的D能阻止H與底層氧化層界面處的Si結(jié)合成不穩(wěn)定、極易斷裂的Si-H鍵，并能與底層氧化層界面處的Si結(jié)合成Si-D鍵。Si-D鍵是一種穩(wěn)定的化學(xué)鍵，使得氮化硅層與底層氧化硅層界面處不會(huì)產(chǎn)生界面陷阱或界面陷阱的密度較小，從而提高了 0N0結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。氮化硅層中的第一氮化硅層、第二氮化硅層是在同一個(gè)反應(yīng)腔室中形成，減少了制作氮化硅層的熱預(yù)算。上述通過(guò)實(shí)施例的說(shuō)明，應(yīng)能使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，并能夠再現(xiàn)和使用本發(fā)明。本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)本文中所述的原理可以在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下對(duì)上述實(shí)施例作各種變更和修改是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明不應(yīng)被理解為限制于本文所示的上述實(shí)施例，其保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求書來(lái)界定。
權(quán)利要求
1.一種ONO結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟在基體上形成底層氧化層；在所述底層氧化層上形成氮化硅層，所述氮化硅層包括由ND3作為反應(yīng)物形成的第一氮化硅層、由NH3作為反應(yīng)物形成的第二氮化硅層，所述第一氮化硅層中包含D，所述第二氮化硅層中包含H;在所述氮化硅層上形成頂層氧化硅層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述氮化硅層的制作過(guò)程包括向溫度為650°C 760°C的反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括SiH2Cl2、ND3， 在所述底層氧化層上形成所述第一氮化硅層，形成的所述第一氮化硅層中包含D ；向溫度為650°C 760°C的反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括SiH2Cl2、NH3， 在所述第一氮化硅層上形成所述第二氮化硅層，形成的所述第二氮化硅層中包含H。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述氮化硅層的制作過(guò)程包括向溫度為650°C 760°C的反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括SiH2Cl2、NH3， 在所述底層氧化層上形成所述第二氮化硅層，形成的所述第二氮化硅層中包含H ；向溫度為650°C 760°C的反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括SiH2Cl2、ND3， 在所述第二氮化硅層上形成所述第一氮化硅層，形成的所述第一氮化硅層中包含D。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述氮化硅層的制作過(guò)程包括向溫度為650°C 760°C的反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括SiH2Cl2、ND3、 NH3，在所述底層氧化層上形成所述氮化硅層，所述氮化硅層包括混合摻雜在一起的所述第一氮化硅層、第二氮化硅層，所述氮化硅層中還包含D、H。
5.一種ONO結(jié)構(gòu)，其特征在于，其包括底層氧化層；位于所述底層氧化層上的氮化硅層，所述氮化硅層包括第一氮化硅層、第二氮化硅層， 所述第一氮化硅層中包含D，所述第二氮化硅層中包含H ；位于所述氮化硅層上的頂層氧化硅層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ONO結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一氮化硅層位于所述底層氧化層上方，所述第二氮化硅層位于所述第一氮化硅層上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ONO結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二氮化硅層位于所述底層氧化層上方，所述第一氮化硅層位于所述第二氮化硅層上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ONO結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一氮化硅層與所述第二氮化硅層混合摻雜在一起，所述氮化硅層包含D、H。
9.一種存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，其包括權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的ONO結(jié)構(gòu)的制作方法。
10.一種存儲(chǔ)器，其特征在于，其包括權(quán)利要求5至8任一項(xiàng)所述的ONO結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種ONO結(jié)構(gòu)及其制作方法、存儲(chǔ)器及其制作方法，所述ONO結(jié)構(gòu)包括底層氧化層；位于底層氧化層上的氮化硅層，氮化硅層包括第一氮化硅層、第二氮化硅層，第一氮化硅層中包含D，第二氮化硅層中包含H；位于氮化硅層上的頂層氧化硅層。氮化硅層中的D能阻止H與底層氧化層界面處的Si結(jié)合成不穩(wěn)定、極易斷裂的Si-H鍵，并能與底層氧化層界面處的Si結(jié)合成Si-D鍵。Si-D鍵是一種穩(wěn)定的化學(xué)鍵，使得氮化硅層與底層氧化硅層界面處不會(huì)產(chǎn)生界面陷阱或界面陷阱的密度較小，從而提高了ONO結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。
文檔編號(hào)H01L29/423GK102522332SQ20111043660
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者張永福, 王碩, 許忠義 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司