專利名稱：閃存的存儲單元的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種閃存的存儲單元的形成方法。
背景技術(shù)：
在目前的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，集成電路產(chǎn)品主要可分為三大類型模擬電路、數(shù)字電路和數(shù)/?；旌想娐?，其中存儲器件是數(shù)字電路中的一個重要類型。近年來，在存儲器件中，閃存(flash memory)的發(fā)展尤為迅速。閃存的主要特點(diǎn)是在不加電的情況下能長期保持存儲的信息；且具有集成度高、存取速度快、易于擦除和重寫等優(yōu)點(diǎn)，因而在微機(jī)、自動化控制等多項(xiàng)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中，閃存的存儲單元請參考圖1，包括半導(dǎo)體襯底10 ;位于所述半導(dǎo)體襯底10表面的源線層11 ;位于所述源線層11兩側(cè)的浮柵層12，且所述浮柵層12通過絕緣層13與所述源線層11以及半導(dǎo)體襯底10電隔離；位于所述浮柵層12和源線層11兩側(cè)的控制柵層14，且所述控制柵層14通過絕緣層13和所述浮柵層12和源線層11電隔離?，F(xiàn)有技術(shù)為了提高閃存的性能，會在所述控制柵層14和源線層11表面覆蓋應(yīng)力層，以提高閃存的存儲單元的溝道區(qū)內(nèi)的載流子遷移率與數(shù)據(jù)保持力。然而在所述控制柵層14和源線層11表面覆蓋應(yīng)力層對溝道區(qū)載流子遷移率的提高效率不高，數(shù)據(jù)保持力偏低，導(dǎo)致對閃存的性能提高不明顯；而且，覆蓋應(yīng)力層會使閃存的存儲單元的尺寸變大，不利于閃存的小型化的發(fā)展需求。更多覆蓋有應(yīng)力層的閃存的存儲單元請參考專利號為US 7678662B2的美國專利文件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種閃存的存儲單元的形成方法，在提高閃存的存儲單元溝道區(qū)內(nèi)的載流子遷移率，提高數(shù)據(jù)的保持力的同時，能夠減小閃存的存儲單元的尺寸。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種閃存的存儲單元的形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成第一絕緣層，在所述第一絕緣層表面形成浮柵多晶硅層，在所述浮柵多晶硅層表面形成應(yīng)力層；在形成應(yīng)力層后，對所述應(yīng)力層、浮柵多晶硅層、第一絕緣層和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱退火； 在熱退火之后，去除所述應(yīng)力層；在去除應(yīng)力層后，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成貫穿所述浮柵多晶硅層和第一絕緣層的源線層；去除部分浮柵多晶硅層，在所述源線層兩側(cè)的第一絕緣層表面形成浮柵層，且所述浮柵層與源線層電隔離?？蛇x的，所述應(yīng)力層的材料為氮化硅。
可選的，所述應(yīng)カ層的形成エ藝為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣相沉積或常壓化學(xué)氣相沉積エ藝。
可選的，所述應(yīng)カ層的厚度為300 1200埃?？蛇x的，所述熱退火的溫度為900 1200°C，所述熱退火的保護(hù)氣體為氮?dú)??？蛇x的，所述第一絕緣層的材料為氧化硅。可選的，在所述源線層和浮柵層兩側(cè)，以及第一絕緣層表面形成控制柵層，且所述源線層、浮柵層和控制柵層相互電隔離。 可選的，所述源線層、浮柵層和控制柵層的材料為多晶硅?？蛇x的，所述源線層、浮柵層和控制柵層的形成方法包括在去除應(yīng)カ層后，在所述浮柵多晶硅層表面形成氧化硅層，在所述氧化硅層表面形成氮化硅層；去除部分所述氮化硅層和氧化硅層直至暴露出浮柵多晶硅層為止，形成第一開Π ；在所述第一開口內(nèi)側(cè)的側(cè)壁形成第一側(cè)墻，且所述第一側(cè)墻頂部與所述氮化硅層齊平；以所述第一側(cè)墻為掩膜，去除所述第一開ロ底部的浮柵多晶硅層和第一絕緣層并暴露出半導(dǎo)體襯底，形成第二開ロ ；在所述第二開口內(nèi)側(cè)的側(cè)壁形成第二側(cè)墻；在形成第二側(cè)壁后，在所述第一開口和第二開口內(nèi)填充滿多晶硅，形成源線層；以所述源線層和第一側(cè)墻為掩膜，去除氮化硅層、氧化硅層和浮柵多晶硅層形成浮柵層?？蛇x的，在所述浮柵層、第一側(cè)墻、源線層和第一絕緣層表面形成第二絕緣層；在所述源線層和第一側(cè)墻兩側(cè)的第二絕緣層表面形成控制柵層；以所述控制柵層為掩膜，去除第一絕緣層和第二絕緣層并暴露出半導(dǎo)體襯底和源線層頂部的表面。 可選的，所述第一側(cè)墻、第二側(cè)墻和第二絕緣層的材料為氧化硅?？蛇x的，在形成控制柵層之后，在所述控制柵層兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行離子注入形成漏區(qū)?？蛇x的，所述漏區(qū)的形成方法包括在形成控制柵層并去除第一絕緣層和第二絕緣層之后，在所述控制柵層兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行輕摻雜離子注入；在輕摻雜離子注入之后，在所述控制柵層兩側(cè)形成第三側(cè)墻；在所述第三側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行重?fù)诫s離子注入；在重?fù)诫s離子注入后，去除第三側(cè)墻?？蛇x的，在形成第二側(cè)墻之后，形成源線層之前，以所述第二側(cè)墻為掩膜對第二開ロ底部的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行離子注入形成源區(qū)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明實(shí)施例的閃存的存儲單元的形成方法，通過在所述浮柵多晶硅層形成后，在所述浮柵多晶硅層表面形成應(yīng)カ層并進(jìn)行熱退火，且所述浮柵多晶硅層用于在后續(xù)エ藝形成浮柵層；所形成的浮柵層內(nèi)留有應(yīng)力，且不需要額外在閃存的存儲單元外表面覆蓋應(yīng)カ層，從而在提高存儲單元內(nèi)溝道區(qū)的載流子遷移率，提高了數(shù)據(jù)的保持力的同時，能夠使閃存的存儲單元的尺寸進(jìn)ー步縮小。
在所述浮柵多晶硅層形成后，在所述浮柵多晶硅層表面形成應(yīng)力層并進(jìn)行熱退火；由于應(yīng)力層會對所述浮柵多晶硅層產(chǎn)生橫向的拉應(yīng)力和縱向的壓應(yīng)力，經(jīng)過熱退火所述浮柵多晶硅層進(jìn)行了晶格的重新排布，以適應(yīng)所述應(yīng)力層，從而使應(yīng)力層施加于浮柵多晶硅層內(nèi)的應(yīng)力被留存于浮柵多晶硅層內(nèi)；所述垂直方向上的壓應(yīng)力能夠提高載流子隧穿第一絕緣層的遷移率提高；所述水平方向上的拉應(yīng)力能夠傳導(dǎo)到半導(dǎo)體襯底內(nèi)；在后續(xù)工藝形成的閃存的存儲單元后，源區(qū)和漏區(qū)之間的半導(dǎo)體襯底成為溝道區(qū)，而所述溝道區(qū)受到拉應(yīng)力影響，使載流子的遷移率提高；最后去除所述應(yīng)力層，而浮柵多晶硅層內(nèi)依舊留有應(yīng)力，因此不需要額外在閃存的存儲單元外表面覆蓋應(yīng)力層，存儲單元的尺寸能夠減小。閃存的存儲單元內(nèi)的載流子遷移率提高能夠提高存儲單元編程和讀取電流，使存 儲單元的編程與讀取效率提高；而且讀取電流的提高還能夠增大存儲單元編程與擦除時的讀取電流的窗口，從而保證上萬次擦寫仍能保持足夠的可分辨率，提高閃存存儲單元的耐久性。數(shù)據(jù)保持力的提高是由于浮柵層內(nèi)留存的應(yīng)力使得浮柵內(nèi)多晶硅的導(dǎo)帶能級分裂為高能級和低能級；而電子在浮柵層內(nèi)時會進(jìn)入低能級，因此電子從浮柵層進(jìn)入半導(dǎo)體襯底所需要的能量提高；并且由于能級分裂，電子在垂直于半導(dǎo)體襯底方向的有效質(zhì)量增大，使電子更難從浮柵層中躍遷出來，電子在浮柵層內(nèi)滯留的時間更長，滯留能力更強(qiáng)，于是閃存的存儲單元的數(shù)據(jù)保持性能的提高；此外，由于電子在應(yīng)力的影響下難以從浮柵層中躍遷出來，因此我們可以采用更薄的柵氧化層來隔離浮柵，這樣會使我們可以獲得對浮柵更低的操作電壓以及更小的溝道漏電流，使存儲單元的溝道區(qū)進(jìn)一步縮小，從而減小存儲單元的尺寸。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)的閃存的存儲單元；圖2是本發(fā)明實(shí)施例閃存的存儲單元的形成方法的流程示意圖；圖3至圖10是本發(fā)明實(shí)施例閃存的存儲單元的形成方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有技術(shù)的覆蓋有應(yīng)力層的閃存的存儲單元對載流子遷移率的提高不大，數(shù)據(jù)保持力偏低，導(dǎo)致閃存的性能提高不大；而且，覆蓋應(yīng)力層會使閃存的存儲單元的尺寸變大，不利于閃存的小型化的發(fā)展需求。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，載流子遷移率的提高不大是由于，所述應(yīng)力層提供的應(yīng)力僅能通過源線層和控制柵層傳導(dǎo)到半導(dǎo)體襯底的溝道區(qū)內(nèi)，因此傳導(dǎo)到溝道區(qū)內(nèi)的應(yīng)力較小，載流子遷移率的提高不大；且覆蓋的應(yīng)力層會占據(jù)空間，使閃存的存儲單元的尺寸變大。為了解決以上問題，本發(fā)明的發(fā)明人提出了一種閃存的存儲單元的形成方法，請參考圖2，為本發(fā)明實(shí)施例閃存的存儲單元的形成方法的流程示意圖，包括步驟步驟S101，提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成第一絕緣層，在所述第一絕緣層表面形成浮柵多晶硅層，在所述浮柵多晶硅層表面形成應(yīng)力層；步驟S102，在形成應(yīng)力層后，對所述應(yīng)力層、浮柵多晶硅層、第一氧化硅層和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱退火；步驟S103，在熱退火之后，去除所述應(yīng)カ層；步驟S104，在去除應(yīng)カ層后，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成貫穿所述浮柵多晶硅層和第一絕緣層的源線層；步驟S105，去除部分浮柵多晶硅層，在所述源線層兩側(cè)的第一絕緣層表面形成浮柵層，且所述浮柵層與源線層電隔離。本發(fā)明實(shí)施例的閃存的存儲單元的形成方法，通過在所述浮柵多晶硅層形成后，在所述浮柵多晶硅層表面形成應(yīng)カ層并進(jìn)行熱退火，且所述浮柵多晶硅層用于在后續(xù)エ藝形成浮柵層；所形成的浮柵層內(nèi)留有應(yīng)力，且不需要額外在閃存的存儲單元外表面覆蓋應(yīng)カ層，從而在提高存儲單元內(nèi)溝道區(qū)的載流子遷移率，提高了數(shù)據(jù)的保持力的同時，能夠使閃存的存儲單元的尺寸進(jìn)ー步縮小。以下將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明實(shí)施例的閃存的存儲單元的形成方法進(jìn)行說明，請參考圖3至圖10為本發(fā)明實(shí)施例閃存的存儲單元的形成方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖3，提供半導(dǎo)體襯底100，在所述半導(dǎo)體襯底100表面形成第一絕緣層101，在所述第一絕緣層101表面形成浮柵多晶硅層102，在所述浮柵多晶硅層102表面形成應(yīng)カ層130 ;在形成應(yīng)カ層130后，對所述應(yīng)カ層130、浮柵多晶硅層102、第一絕緣層101和半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行熱退火。所述半導(dǎo)體襯底100的材料為硅、硅鍺或碳化硅，所述半導(dǎo)體襯底100用于為后續(xù)
エ藝提供工作平臺。所述第一氧化硅層101用于隔離半導(dǎo)體襯底100和后續(xù)エ藝形成的浮柵層以及控制柵層；所述第一絕緣層101的材料為氧化硅，所述第一絕緣層101的形成エ藝為沉積エ藝或熱氧化工藝。所述浮柵多晶硅層102用于在后續(xù)エ藝中形成浮柵層；所述浮柵多晶硅層102的形成エ藝為選擇性外延沉積エ藝。所述應(yīng)カ層130的材料為氮化硅，所述應(yīng)カ層130的形成エ藝為沉積エ藝，較佳的為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣相沉積或常壓化學(xué)氣相沉積工藝；所述應(yīng)カ層130的厚度為300 1200埃；在所述浮柵多晶硅層102表面形成應(yīng)カ層130后，所述應(yīng)カ層130與浮柵多晶硅層102之間會因晶格失配而產(chǎn)生應(yīng)カ；所述應(yīng)カ包括在水平方向上的拉應(yīng)カ和在垂直方向上的壓應(yīng)カ；所述垂直方向上的壓應(yīng)カ能夠提高載流子隧穿第一絕緣層101的遷移率提高；所述水平方向上的拉應(yīng)カ能夠傳導(dǎo)到半導(dǎo)體襯底100內(nèi)；由于后續(xù)エ藝形成的閃存的存儲單元，源區(qū)和漏區(qū)之間半導(dǎo)體襯底100成為溝道區(qū)，因此所述溝道區(qū)內(nèi)的載流子受拉應(yīng)力影響而遷移率提高，從而使所形成的閃存的存儲單元的性能提高。所述熱退火的溫度為900 1200°C，保護(hù)氣體為氮?dú)?；在熱退火的過程中，由于浮柵多晶硅層102的表面覆蓋有應(yīng)カ層130，因此浮柵多晶硅層102內(nèi)的晶粒發(fā)生了再結(jié)晶，晶格重新排布以適應(yīng)カ層130，從而應(yīng)カ層130所施加的應(yīng)カ被留存在浮柵多晶硅層102內(nèi)；當(dāng)去除所述應(yīng)カ層130后，再結(jié)晶后的浮柵多晶硅層102內(nèi)仍留有應(yīng)力，因此后續(xù)エ藝形成的浮柵層內(nèi)具有應(yīng)力，而不需要在最終形成的閃存的存儲單元表面形成應(yīng)カ層，進(jìn)ー步縮小了所形成的閃存的存儲單元的尺寸。
請參考圖4，在熱退火之后，去除應(yīng)カ層130(請參考圖3);在去除應(yīng)カ層130后，在所述浮柵多晶硅層102表面形成氧化硅層103，在所述氧化硅層103表面形成氮化硅層104。所述去除應(yīng)力層130的工藝為干法刻蝕或濕法刻蝕；所述氧化硅層103的形成工藝為沉積工藝或熱氧化工藝；所述氮化硅層104的形成工藝為沉積工藝，較佳的是化學(xué)氣相沉積工藝；所述氮化硅層104用于為為后續(xù)形成的源線層和控制柵層占據(jù)空間，所述氮化硅層104厚度決定了后續(xù)工藝形成的源線層和控制柵層的高度。請參考圖5，去除部分所述氮化硅層104和氧化硅層103直至暴露出浮柵多晶硅層102為止，形成第一開口 105 ;在所述第一開口 105內(nèi)側(cè)的側(cè)壁形成第一側(cè)墻106，且所述第一側(cè)墻106的頂部與所述氮化硅層104齊平。所述第一開口 105的形成工藝為在所述氮化硅層104表面形成光刻膠層；對所述光刻膠層進(jìn)行曝光顯影，暴露出第一開口 105對應(yīng)位置的氮化硅層104表面；以曝光后的光刻膠層為掩膜，刻蝕所述氮化硅層104并暴露出浮柵多晶硅層102表面。所述第一側(cè)墻106的材料為氧化硅，所述第一側(cè)墻106的形成工藝為在所述氮化娃層104表面和第一開口 105內(nèi)選擇性外延沉積形成多晶娃層,對所述多晶娃層進(jìn)行回刻蝕工藝，形成第一側(cè)墻106 ;所述第一側(cè)墻106用于隔離后續(xù)工藝形成的源線層和控制柵層，且所述第一側(cè)墻106確定了后續(xù)形成的浮柵層的寬度。請參考圖6，以所述第一側(cè)墻106為掩膜，去除所述第一開口 105底部的浮柵多晶硅層102和第一絕緣層101并暴露出半導(dǎo)體襯底100，形成第二開口 107 ;在所述第二開口107內(nèi)側(cè)的側(cè)壁形成第二側(cè)墻108。所述去除浮柵多晶硅層102和第一絕緣層101的工藝為各向異性的干法刻蝕工藝；所述第二側(cè)墻108的材料為氧化硅，所述第二側(cè)墻108的形成工藝與第一側(cè)墻106的形成工藝相同，在此不作贅述。需要說明的是，在形成第二側(cè)墻108之后，以所述第二側(cè)墻108為掩膜對第二開口107底部的半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行離子注入形成源區(qū)114;所述離子注入的離子為P型或η型，較佳的為η型離子；當(dāng)所注入的離子為η型時，所形成的閃存的存儲單元的載流子為電子，而電子的遷移率較空穴高，所形成的閃存的存儲單元的性能更佳。請參考圖7，在形成第二側(cè)壁108后，在所述第一開口 105和第二開口 107 (請參考圖6)內(nèi)填充滿多晶硅，形成源線層109 ；所述源線層109的材料為多晶硅，所述源線層109的形成工藝為在所述第一開口105和第二開口 107內(nèi)選擇性外延沉積多晶硅，使所述多晶硅填充滿第一開口 105和第二開口 107 ;通過化學(xué)機(jī)械拋光工藝平坦化高于氮化硅104表面的多晶硅。請參考圖8，以所述源線層109和第一側(cè)墻106為掩膜，去除氮化硅層104 (請參考圖7)、氧化硅層103和浮柵多晶硅層102 (請參考圖7)形成浮柵層110，并在所述浮柵層 110、第一側(cè)墻106、源線層109和第一絕緣層101的表面形成第二絕緣層111。所述第二絕緣層111的材料為氧化硅，所述第二絕緣層111的形成工藝為沉積工藝，較佳的為化學(xué)氣相沉積工藝所述去除氮化硅層104、氧化硅層103和浮柵多晶硅層102的工藝為各向異性的干法刻蝕工藝。所述浮柵層110是由浮柵多晶硅層102刻蝕形成，因此所述浮柵層110內(nèi)具有應(yīng)力；所述應(yīng)カ包括橫向的拉應(yīng)カ以及縱向的對半導(dǎo)體襯底100的壓應(yīng)カ；所述垂直方向上的壓應(yīng)カ能夠提高載流子隧穿第一絕緣層101的遷移率提高；所述水平方向上的拉應(yīng)カ能夠傳導(dǎo)到半導(dǎo)體襯底100內(nèi)；在后續(xù)エ藝形成的閃存的存儲單元后，源區(qū)和漏區(qū)之間的半導(dǎo)體襯底100成為溝道區(qū)，而所述溝道區(qū)受到拉應(yīng)カ影響，使載流子的遷移率提高。
所述浮柵層110內(nèi)的應(yīng)カ會傳導(dǎo)到后續(xù)エ藝形成的控制柵層以及半導(dǎo)體襯底100的溝道區(qū)內(nèi)；較現(xiàn)有エ藝僅通過源線層109和控制柵層向溝道區(qū)傳導(dǎo)應(yīng)力，本實(shí)施例所形成的閃存的存儲單元的溝道區(qū)獲得的應(yīng)カ更大，從而提高了存儲單元的浮柵層110和溝道區(qū)的載流子遷移率，提高了數(shù)據(jù)的保持力；載流子遷移率的提高能夠提高存儲單元編程和讀取電流，存儲單元的編程與讀取效率提高；而且讀取電流的提高還能夠增大存儲單元編程與擦除時的讀取電流的窗ロ，從而保證上萬次擦寫仍能保持足夠的可分辨率，提高閃存存儲單元的耐久性。其次，數(shù)據(jù)保持力的提高是由于浮柵層110內(nèi)留存的應(yīng)カ使得浮柵層110內(nèi)的多晶硅的導(dǎo)帶能級分裂為高能級和低能級，而電子在浮柵層110時會進(jìn)入低能級，因此電子從浮柵層110進(jìn)入半導(dǎo)體襯底100所需要的能量提高，并且由于能級分裂，電子在垂直于半導(dǎo)體襯底100方向的有效質(zhì)量増大，使電子更難從浮柵層110中躍遷出來，電子在浮柵層110內(nèi)滯留的時間更長，滯留能力更強(qiáng)，于是閃存的存儲單元的數(shù)據(jù)保持性能的提高。此外，由于浮柵多晶硅層102內(nèi)留有應(yīng)力，所形成的浮柵層110內(nèi)留有應(yīng)力，因此不需要額外在閃存的存儲單元外表面覆蓋應(yīng)カ層，從而節(jié)約了空間，存儲単元的尺寸能夠減??；此外，由于電子在應(yīng)カ的影響下難以從浮柵層110中躍遷出來，因此我們可以采用更薄的第一絕緣層101來隔離浮柵層110，這樣會使我們可以獲得對浮柵層110更低的操作電壓，以及后續(xù)形成的存儲單元的溝道區(qū)內(nèi)更小的漏電流，使所述存儲単元的溝道區(qū)進(jìn)ー步縮小，從而減小存儲單元的尺寸。請參考圖9，在所述源線層109和第一側(cè)墻106兩側(cè)形成控制柵層112 ;以所述控制柵層112和源線層109為掩膜，去除第一絕緣層101和第二絕緣層111并暴露出半導(dǎo)體襯底100和源線層109頂部的表面。所述去除第一絕緣層101和第二絕緣層111的エ藝為各向異性的干法刻蝕エ藝。所述控制柵層112的材料為多晶硅，所述控制柵層112的形成エ藝為在所述第一側(cè)墻106表面和半導(dǎo)體襯底100表面的第二絕緣層111表面選擇性外延沉積多晶硅層，并通過回刻蝕エ藝刻蝕所述多晶硅層形成控制柵層112 ;所述控制柵層112通過浮柵層110獲得水平方向的拉應(yīng)力，并將所述拉應(yīng)力進(jìn)ー步傳導(dǎo)到半導(dǎo)體襯底100內(nèi)，在后續(xù)エ藝形成的閃存的存儲單元后，所述存儲単元的溝道區(qū)內(nèi)的載流子遷移率提高，從而提高了所形成的閃存的存儲單元的性能。請參考圖10，在形成控制柵層112之后，在所述控制柵層112兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)進(jìn)行離子注入形成漏區(qū)113。所述漏區(qū)113的形成方法包括去除第一絕緣層101和第二絕緣層111之后，在所述控制柵層112兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)進(jìn)行輕摻雜離子注入；在輕摻雜離子注入之后，在所述控制柵層112兩側(cè)通過沉積エ藝以及回刻蝕エ藝形成第三側(cè)墻(未示出)，所述第三側(cè)墻為氮化硅、氧化硅或氮化硅和氧化硅的疊層結(jié)構(gòu)；在所述第三側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)進(jìn)行重?fù)诫s離子注入；所述離子注入的離子為P型或η型，較佳的為η型離子，當(dāng)所注入的離子為η型時，所形成的閃存的存儲單元的載流子為電子，而電子的遷移率較空穴高，所形成的閃存的存儲單元的性能更佳；在重?fù)诫s離子注入后，去除第三側(cè)墻。本實(shí)施例的閃存的存儲單元的形成方法，通過在所述浮柵多晶硅層102形成后，在所述浮柵多晶硅層102表面形成應(yīng)力層130并進(jìn)行熱退火，且所述浮柵多晶硅層102用于在后續(xù)工藝形成浮柵層110，能使所形成的浮柵層110內(nèi)具有水平方向上的拉應(yīng)力以及垂直方向上的壓應(yīng)力，且不需要額外在閃存的存儲單元外覆蓋應(yīng)力層，從而在提高了閃存的存儲單元內(nèi)的載流子遷移率，提高了數(shù)據(jù)的保持力的同時，能夠使閃存的存儲單元的尺寸進(jìn)一步縮?。淮送?，所述浮柵層110內(nèi)存留的應(yīng)力能夠傳導(dǎo)到半導(dǎo)體襯底100的溝道區(qū)以及控制柵層112，而控制柵層112獲得的應(yīng)力也可以傳導(dǎo)到溝道區(qū)內(nèi)，因此溝道區(qū)獲得的應(yīng)力提聞，使所形成的閃存的存儲單兀的載流子遷移率提聞，數(shù)據(jù)的保持力提聞，且提聞了耐久度。
綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的閃存的存儲單元的形成方法，通過在所述浮柵多晶硅層形成后，在所述浮柵多晶硅層表面形成應(yīng)力層并進(jìn)行熱退火，且所述浮柵多晶硅層用于在后續(xù)工藝形成浮柵層；所形成的浮柵層內(nèi)留有應(yīng)力，且不需要額外在閃存的存儲單元外表面覆蓋應(yīng)力層，從而在提高存儲單元內(nèi)溝道區(qū)的載流子遷移率，提高了數(shù)據(jù)的保持力的同時，能夠使閃存的存儲單元的尺寸進(jìn)一步縮小。在所述浮柵多晶硅層形成后，在所述浮柵多晶硅層表面形成應(yīng)力層并進(jìn)行熱退火；由于應(yīng)力層會對所述浮柵多晶硅層產(chǎn)生橫向的拉應(yīng)力和縱向的壓應(yīng)力，經(jīng)過熱退火所述浮柵多晶硅層進(jìn)行了晶格的重新排布，以適應(yīng)所述應(yīng)力層，從而使應(yīng)力層施加于浮柵多晶硅層內(nèi)的應(yīng)力被留存于浮柵多晶硅層內(nèi)；所述垂直方向上的壓應(yīng)力能夠提高載流子隧穿第一絕緣層的遷移率提高；所述水平方向上的拉應(yīng)力能夠傳導(dǎo)到半導(dǎo)體襯底內(nèi)；在后續(xù)工藝形成的閃存的存儲單元后，源區(qū)和漏區(qū)之間的半導(dǎo)體襯底成為溝道區(qū)，而所述溝道區(qū)受到拉應(yīng)力影響，使載流子的遷移率提高；最后去除所述應(yīng)力層，而浮柵多晶硅層內(nèi)依舊留有應(yīng)力，因此不需要額外在閃存的存儲單元外表面覆蓋應(yīng)力層，存儲單元的尺寸能夠減小。閃存的存儲單元內(nèi)的載流子遷移率提高能夠提高存儲單元編程和讀取電流，使存儲單元的編程與讀取效率提高；而且讀取電流的提高還能夠增大存儲單元編程與擦除時的讀取電流的窗口，從而保證上萬次擦寫仍能保持足夠的可分辨率，提高閃存存儲單元的耐久性。數(shù)據(jù)保持力的提高是由于浮柵層內(nèi)留存的應(yīng)力使得浮柵內(nèi)多晶硅的導(dǎo)帶能級分裂為高能級和低能級；而電子在浮柵層內(nèi)時會進(jìn)入低能級，因此電子從浮柵層進(jìn)入半導(dǎo)體襯底所需要的能量提高；并且由于能級分裂，電子在垂直于半導(dǎo)體襯底方向的有效質(zhì)量增大，使電子更難從浮柵層中躍遷出來，電子在浮柵層內(nèi)滯留的時間更長，滯留能力更強(qiáng)，于是閃存的存儲單元的數(shù)據(jù)保持性能的提高；此外，由于電子在應(yīng)力的影響下難以從浮柵層中躍遷出來，因此我們可以采用更薄的柵氧化層來隔離浮柵，這樣會使我們可以獲得對浮柵更低的操作電壓以及更小的溝道漏電流，使存儲單元的溝道區(qū)進(jìn)一步縮小，從而減小存儲單元的尺寸。雖然本發(fā)明實(shí)施例如上所述，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，包括 提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成第一絕緣層，在所述第一絕緣層表面形成浮柵多晶硅層，在所述浮柵多晶硅層表面形成應(yīng)力層； 在形成應(yīng)力層后，對所述應(yīng)力層、浮柵多晶硅層、第一絕緣層和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱退火； 在熱退火之后，去除所述應(yīng)力層； 在去除應(yīng)力層后，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成貫穿所述浮柵多晶硅層和第一絕緣層的源線層； 去除部分浮柵多晶硅層，在所述源線層兩側(cè)的第一絕緣層表面形成浮柵層，且所述浮柵層與源線層電隔離。
2.如權(quán)利要求I所述閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，所述應(yīng)力層的材料為氮化硅。
3.如權(quán)利要求I所述閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，所述應(yīng)力層的形成工藝為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣相沉積或常壓化學(xué)氣相沉積工藝。
4.如權(quán)利要求I所述閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，所述應(yīng)力層的厚度為300 1200 埃。
5.如權(quán)利要求I所述閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，所述熱退火的溫度為900 1200°C，所述熱退火的保護(hù)氣體為氮?dú)狻?br> 6.如權(quán)利要求I所述閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，所述第一絕緣層的材料為氧化硅。
7.如權(quán)利要求I所述閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，在所述源線層和浮柵層兩側(cè)，以及第一絕緣層表面形成控制柵層，且所述源線層、浮柵層和控制柵層相互電隔離。
8.如權(quán)利要求7所述閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，所述源線層、浮柵層和控制柵層的材料為多晶硅。
9.如權(quán)利要求7所述閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，所述源線層、浮柵層和控制柵層的形成方法包括 在去除應(yīng)力層后，在所述浮柵多晶硅層表面形成氧化硅層，在所述氧化硅層表面形成氮化娃層； 去除部分所述氮化硅層和氧化硅層直至暴露出浮柵多晶硅層為止，形成第一開口 ； 在所述第一開口內(nèi)側(cè)的側(cè)壁形成第一側(cè)墻，且所述第一側(cè)墻頂部與所述氮化硅層齊平; 以所述第一側(cè)墻為掩膜，去除所述第一開口底部的浮柵多晶硅層和第一絕緣層并暴露出半導(dǎo)體襯底，形成第二開口 ； 在所述第二開口內(nèi)側(cè)的側(cè)壁形成第二側(cè)墻； 在形成第二側(cè)壁后，在所述第一開口和第二開口內(nèi)填充滿多晶硅，形成源線層； 以所述源線層和第一側(cè)墻為掩膜，去除氮化硅層、氧化硅層和浮柵多晶硅層形成浮柵層。
10.如權(quán)利要求9所述閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，在所述浮柵層、第一側(cè)墻、源線層和第一絕緣層表面形成第二絕緣層；在所述源線層和第一側(cè)墻兩側(cè)的第二絕緣層表面形成控制柵層；以所述控制柵層為掩膜，去除第一絕緣層和第二絕緣層并暴露出半導(dǎo)體襯底和源線層頂部的表面。
11.如權(quán)利要求10所述閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，所述第一側(cè)墻、第二側(cè)墻和第二絕緣層的材料為氧化硅。
12.如權(quán)利要求10所述閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，在形成控制柵層之后，在所述控制柵層兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行離子注入形成漏區(qū)。
13.如權(quán)利要求12所述閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，所述漏區(qū)的形成方法包括在形成控制柵層并去除第一絕緣層和第二絕緣層之后，在所述控制柵層兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行輕摻雜離子注入；在輕摻雜離子注入之后，在所述控制柵層兩側(cè)形成第三側(cè)墻；在所述第三側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行重?fù)诫s離子注入；在重?fù)诫s離子注入后， 去除第二側(cè)墻。
14.如權(quán)利要求9所述閃存的存儲單元的形成方法，其特征在于，在形成第二側(cè)墻之后，形成源線層之前，以所述第二側(cè)墻為掩膜對第二開口底部的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行離子注入形成源區(qū)。
全文摘要
一種閃存的存儲單元的形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成第一絕緣層，在所述第一絕緣層表面形成浮柵多晶硅層，在所述浮柵多晶硅層表面形成應(yīng)力層；在形成應(yīng)力層后，對所述應(yīng)力層、浮柵多晶硅層、第一絕緣層和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱退火；在熱退火之后，去除所述應(yīng)力層；在去除應(yīng)力層后，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成貫穿所述浮柵多晶硅層和第一絕緣層的源線層；去除部分浮柵多晶硅層，在所述源線層兩側(cè)的第一絕緣層表面形成浮柵層，且所述浮柵層與源線層電隔離。所述閃存的存儲單元的形成方法能夠使應(yīng)力保留在浮柵層內(nèi)，從而提高閃存的存儲單元的溝道載流子遷移率，提高數(shù)據(jù)的保持力的同時，能夠減小閃存的存儲單元的尺寸。
文檔編號H01L21/8247GK102637647SQ20121012497
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者于濤, 李冰寒, 胡勇 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司