閃存單元的形成方法
【專利摘要】一種閃存單元的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；在所述隧穿氧化層上形成納米晶體硅顆粒；在所述隧穿氧化層和所述納米晶體硅顆粒上形成隔離絕緣層；在所述隔離絕緣層上形成控制柵極；其中，在所述隧穿氧化層上形成納米晶體硅顆粒包括：在所述隧穿氧化層上形成無定形硅層；在所述無定形硅層上進行多次籽晶顆粒形成工藝，并在相鄰兩次籽晶顆粒形成工藝之間進行表面退火處理，以及在進行最后一次籽晶顆粒形成工藝之后進行退火工藝。本發(fā)明閃存單元中能夠存儲電子的數(shù)量多，閃存單元的性能好。
【專利說明】閃存單元的形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種閃存單元的形成方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在目前的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，集成電路的產(chǎn)品主要分為三大類型:模擬電路、數(shù)字電路和數(shù)/?；旌想娐罚渲写鎯ζ骷菙?shù)字電路中一個重要類型。近年來，在存儲器件中，閃存單元(flash memory)的發(fā)展尤為迅速。閃存單元的主要特點是在不加電壓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、易擦除和重寫等優(yōu)點，因而在微機、自動化控制等多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有工藝中，閃存單元包括:半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底中形成有P型摻雜阱；位于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源極和漏極，所述源極和漏極的摻雜類型為N型；位于所述源極和漏極之間半導(dǎo)體襯底上的隧穿氧化層，所述隧穿氧化層的材料為氧化硅；位于隧穿氧化層上的浮置柵極，所述浮置柵極的材料為多晶硅；位于所述浮置柵極上的隔離絕緣層，所述隔離絕緣層的材料為氧化硅；位于所述隔離絕緣層上的控制柵極。
[0004]在編程階段，在漏極施加一個漏極電壓，在漏極電壓的作用下，熱電子從源極向漏極遷移；又在控制柵極施加一個柵極電壓，在柵極電壓的作用下，熱電子從漏極經(jīng)過隧穿氧化層注入浮置柵極。在擦除階段，在源極上施加一個源極電壓，在源極電壓的作用下，電子從浮置柵極經(jīng)過隧穿氧化層隧穿到源極。然而，在進行多次編程和擦除后發(fā)現(xiàn)，隧穿氧化層易出現(xiàn)缺陷，導(dǎo)致浮置柵極內(nèi)電子容易流失的問題。而由于浮置柵極為導(dǎo)體，只要多晶硅某一處發(fā)生漏電，整個浮置柵極內(nèi)電子就會全部流失，閃存單元的數(shù)據(jù)保持力較差，甚至喪失存儲能力。
[0005]為此，現(xiàn)有工藝提供了一種閃存單元的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源極和漏極；在所述源極和所述漏極之間的半導(dǎo)體襯底上由下至上依次形成隧穿氧化層、納米晶體硅顆粒、隔離絕緣層和控制柵極；形成所述納米晶體硅顆粒的方法包括:在所述隧穿氧化層上形成無定形硅層；在所述無定形硅層上進行一次籽晶顆粒形成工藝；進行退火工藝，直至在隧穿氧化層上形成包括多個相互絕緣的納米晶體硅顆粒。所形成的閃存單元通過納米晶體硅顆粒存儲電子。在隧穿氧化層出現(xiàn)缺陷時，僅會導(dǎo)致位于缺陷上方納米晶體硅顆粒中的電子流失，而大部分電子仍存儲于其他納米晶體硅顆粒中。
[0006]然而，通過掃描電鏡對現(xiàn)有工藝形成的納米晶體硅顆粒進行檢測時發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有納米晶體硅顆粒的分布不均勻，單位面積上納米晶體硅顆粒的數(shù)量有限，從而導(dǎo)致閃存單元能夠存儲電子的數(shù)量有限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是提供一種閃存單元的形成方法，提高隧穿氧化層上納米晶體硅顆粒分布的均勻度和納米晶體硅顆粒的密度，提高所形成閃存單元能夠存儲電子的數(shù)量。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種閃存單元的形成方法，包括:
[0009]提供半導(dǎo)體襯底；
[0010]在所述半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層；
[0011]在所述隧穿氧化層上形成納米晶體硅顆粒；
[0012]在所述隧穿氧化層和所述納米晶體硅顆粒上形成隔離絕緣層；
[0013]在所述隔離絕緣層上形成控制柵極；
[0014]其中，在所述隧穿氧化層上形成納米晶體硅顆粒包括:在所述隧穿氧化層上形成無定形硅層；在所述無定形硅層上進行多次籽晶顆粒形成工藝，并在相鄰兩次籽晶顆粒形成工藝之間進行表面退火處理，以及在進行最后一次籽晶顆粒形成工藝之后進行退火工藝。
[0015]可選的，所述表面退火處理的溫度范圍為400°C?800°C，進行所述表面退火處理的氣體為氮氣和氫氣中的一種或兩種組合，進行所述表面退火處理的時間范圍為Imin?5min。
[0016]可選的，所述退火工藝的溫度范圍為400°C?800°C，進行退火工藝的氣體為氮氣和氫氣中的一種或兩種組合，進行退火工藝的時間范圍為5min?50min。
[0017]可選的，所述籽晶顆粒的材料為晶體硅。
[0018]可選的，形成所述籽晶顆粒的方法為化學(xué)氣相沉積。
[0019]可選的，進行所述化學(xué)氣相沉積的溫度范圍為400°C?800°C。
[0020]可選的，進行所述化學(xué)氣相沉積的壓強范圍為OTorr?2Torr，反應(yīng)氣體為硅烷，反應(yīng)氣體的流量范圍為Osccm?lOOsccm。
[0021]可選的，進行所述籽晶顆粒形成工藝的次數(shù)為兩次至五次。
[0022]可選的，所述納米晶體娃顆粒的直徑范圍為5nm?30nm。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0024]在位于半導(dǎo)體襯底上的隧穿氧化層上形成無定形硅層之后，在無定形硅層上進行多次籽晶顆粒形成工藝，并在相鄰兩次籽晶顆粒形成工藝之間進行表面退火處理，通過進行表面退火處理，增大了籽晶顆粒在無定形硅層表面未形成籽晶顆粒區(qū)域(空曠區(qū)域)的成核概率，進而在表面退火處理之后進行籽晶顆粒形成工藝時，可以明顯增加無定形硅層表面上籽晶顆粒的密度；在進行最后一次籽晶顆粒形成工藝之后，通過進行退火工藝，使無定形硅層中硅原子圍繞位于其表面的籽晶顆粒進行再結(jié)晶，直至于隧穿氧化層上形成為納米晶體硅顆粒。由于所形成納米晶體硅顆粒的密度由進行退火工藝時位于無定形硅層上籽晶顆粒的密度決定，所形成納米晶體硅顆粒的密度大，閃存單元能夠存儲電子數(shù)量多，所形成閃存單元的性能好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為現(xiàn)有無定形硅層上籽晶顆粒的形成時間與密度的關(guān)系圖；
[0026]圖2?圖11為本發(fā)明閃存單元的形成方法一個實施例的示意圖；
[0027]圖12和圖13分別為現(xiàn)有工藝和本發(fā)明實施例形成閃存單元中納米晶體硅顆粒的掃描電鏡圖。

【具體實施方式】
[0028]現(xiàn)有工藝所形成的納米晶體硅顆粒分別不均勻，單位面積上納米晶體硅顆粒數(shù)量有限。
[0029]現(xiàn)有工藝在隧穿氧化層上形成納米晶體硅顆粒的方法為:先在隧穿氧化層上形成無定形硅層，并在無定形硅層上進行一次籽晶顆粒形成工藝，再進行退火工藝。參考圖1，為在無定形硅層上進行籽晶顆粒形成工藝的時間與無定形硅層上籽晶顆粒的密度的關(guān)系圖。由圖1可知，在進行籽晶顆粒形成工藝的時間t大于O且小于或等于(即晶核孕育期)時，隨著時間t的增長，籽晶顆粒的密度基本維持不變；在時間t大于且小于或等于t2 (即成核期，其中小于t2)時，隨著時間t的增長，籽晶顆粒的密度不斷增大；在時間t大于t2且小于或等于t3 (即飽和期，其中t2小于t3)時，隨著時間t的增長，位于無定形硅層上籽晶顆粒的密度保持不變；在時間t大于t3時，新形成的籽晶顆粒會與已形成于無定形硅層上的一個或多個籽晶顆粒合并，導(dǎo)致無定形硅層上的籽晶顆粒的密度減小。
[0030]因此，僅能夠在某一時間范圍內(nèi)通過增大進行籽晶顆粒形成工藝的時間來增大位于無定形硅層上籽晶顆粒的密度，形成于單位面積無定形硅層上籽晶顆粒的數(shù)量有限，使得進行退火工藝之后形成于隧穿氧化層上納米晶體硅顆粒的數(shù)量有限。
[0031]為了增大形成于隧穿氧化層上納米晶體硅顆粒的密度，將現(xiàn)有進行一次籽晶顆粒形成工藝分成兩次以上，并在相鄰兩次籽晶顆粒形成工藝之間進行表面退火處理，在進行最后一次籽晶顆粒形成工藝之后，進行退火工藝，直至在隧穿氧化層上形成相互隔離的納米晶體硅顆粒。通過進行表面退火處理，能夠在后續(xù)進行籽晶顆粒形成工藝時，增大籽晶顆粒在無定形硅層表面未形成籽晶顆粒區(qū)域的成核概率，進而可通過在表面退火處理之后進行籽晶顆粒形成工藝，增加無定形硅層表面上籽晶顆粒的密度；通過進行多次表面退火處理和進行多次籽晶顆粒形成工藝，使形成于無定形硅層上籽晶顆粒的密度持續(xù)增加，從而使形成于隧穿氧化層上的納米晶體硅顆粒均勻分布，增大了隧穿氧化層上納米晶體硅顆粒的密度，提高了閃存單元能夠存儲電子的數(shù)量，進而提高了所形成閃存單元的性能。
[0032]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0033]參考圖2，提供半導(dǎo)體襯底200。
[0034]本實施例中，所述半導(dǎo)體襯底200的材料為硅或者絕緣體上硅。所述半導(dǎo)體襯底200中還包括P型摻雜阱(圖未示)。
[0035]繼續(xù)參考圖2，在所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成源極201和漏極203。
[0036]本實施例中，所述源極201和漏極203的摻雜類型為N型。所述源極201和漏極203中摻雜離子可為磷離子、砷離子等。所述源極201和漏極203位于所述半導(dǎo)體襯底200中的P型摻雜阱(圖未示)內(nèi)。
[0037]繼續(xù)參考圖2，在所述半導(dǎo)體襯底200上形成隧穿氧化層202a。
[0038]本實施例中，所述隧穿氧化層202a的材料為氧化硅。形成所述隧穿氧化層202a的方法為熱氧化工藝。
[0039]由于后續(xù)通過納米晶體硅顆粒替代現(xiàn)有材料為多晶硅的浮置柵極，相對于現(xiàn)有材料為多晶硅的浮置柵極，納米晶體硅顆粒的電荷存儲能力更好，不需要設(shè)置較厚的隧穿氧化層使納米晶體硅顆粒與半導(dǎo)體襯底200絕緣。因此，位于納米晶體硅顆粒下方隧穿氧化層202a的厚度薄，利于閃存單元特征尺寸的縮小，提高了包含閃存單元的半導(dǎo)體器件的集成度。本實施例中，所述隧穿氧化層的厚度范圍為2nm?6nm。
[0040]繼續(xù)參考圖2，在所述隧穿氧化層202a上形成無定形硅層204。
[0041]本實施例中，所述無定形娃層204的厚度范圍為1nm?lOOnm。形成所述無定形硅層204的方法為化學(xué)氣相沉積工藝。進行所述化學(xué)氣相沉積的溫度范圍為300°C?700°C。進行所述化學(xué)氣相沉積的壓強范圍為OTorr?2Torr，反應(yīng)氣體為硅烷，反應(yīng)氣體的流量范圍為Oslm?2.0slm。在此溫度下，形成于無定形硅層204中的硅原子呈無晶狀(amorphous)ο
[0042]參考圖3，為圖2中所述無定形硅層204的俯視圖。
[0043]需要說明的是，所述無定形硅層204的表面還存在少量的晶體硅(圖未示)，其可作為后續(xù)形成納米晶體硅顆粒時的籽晶顆粒。
[0044]參考圖4，在圖3中無定形硅層204上進行第一次籽晶顆粒形成工藝，以在無定形硅層204上形成籽晶顆粒206a。
[0045]本實施例中，所述籽晶顆粒206a的材料為晶體硅。進行第一次籽晶顆粒形成工藝的方法為化學(xué)氣相沉積。所述化學(xué)氣相沉積的溫度范圍為400°C?800°C。進行所述化學(xué)氣相沉積的壓強范圍為OTorr?2Torr,反應(yīng)氣體為娃燒(SiH4),反應(yīng)氣體的流量范圍為Osccm?lOOsccm。形成所述籽晶顆粒206a的溫度大于形成所述無定形娃層204的溫度。
[0046]在無定形硅層204上形成籽晶顆粒206a之后，進行第一次表面退火處理。
[0047]進行第一次表面退火處理的溫度范圍為400°C?800°C，如進行第一次表面退火處理的溫度為400 V、450 V、500°C、550°C、600°C、750°C或800°C。進行第一次表面退火處理的氣體為氮氣和氫氣中的一種或兩種組合。進行第一次表面退火處理的時間范圍為Imin?5min,如進行第一次表面退火處理的時間為lmin、2min、3min、4.5min或5min。
[0048]通過進行第一次表面退火處理，能夠在后續(xù)進行籽晶顆粒形成工藝時，增大籽晶顆粒在無定形硅層204表面未形成籽晶顆粒區(qū)域的成核概率。
[0049]需要說明的是，在進行第一次表面退火處理時，還伴隨著無定形硅層204的質(zhì)量傳輸過程，少量無定形硅層204中的硅原子圍繞已形成的籽晶顆粒206a結(jié)晶，進而導(dǎo)致所形成的籽晶顆粒206a逐漸變大(圖未示)。
[0050]參考圖5，在圖4中所述無定形硅層204上進行第二次籽晶顆粒形成工藝，在無定形硅層204上未形成籽晶顆粒的區(qū)域上形成籽晶顆粒206b。
[0051]本實施例中，進行第二次籽晶顆粒形成工藝的方法請參考進行第一次籽晶顆粒形成方法，在此不做詳述。
[0052]由于第一次表面退火處理增大了籽晶顆粒在無定形硅層204表面未形成籽晶顆粒區(qū)域的成核概率，通過進行第二次籽晶顆粒形成工藝，增大了無定形硅層204上籽晶顆粒(包括籽晶顆粒206a和206b)的密度。
[0053]需要說明的是，在進行第二次籽晶顆粒形成工藝時，部分所形成的籽晶顆粒還會在已形成的籽晶顆粒206a上繼續(xù)聚集，導(dǎo)致籽晶顆粒206a逐漸變大。另外，在進行第二次籽晶顆粒形成工藝時，還伴隨著無定形硅層204的質(zhì)量傳輸過程，少量無定形硅層204中的硅原子圍繞已形成的籽晶顆粒206a和206b結(jié)晶，也會導(dǎo)致所形成的籽晶顆粒206a和206b逐漸變大。
[0054]在無定形硅層204上形成籽晶顆粒206b之后，進行第二次表面退火處理。
[0055]本實施例中，進行第二次表面退火處理的方法和目的分別與進行第一次退火處理的方法和目的相同，在此不再贅述。在進行第二次表面退火處理時，位于無定形硅層204上的籽晶顆粒206a和206b逐漸變大(圖未示)。
[0056]參考圖6，在圖5中所述無定形硅層204上進行第三次籽晶顆粒形成工藝，在所述無定形硅層204上未形成籽晶顆粒的區(qū)域上形成籽晶顆粒206c。
[0057]本實施例中，進行第三次籽晶顆粒形成工藝的方法請參考進行第一次籽晶顆粒形成方法，在此不做詳述。在進行第三次籽晶顆粒形成工藝時，此前形成于無定形硅層204上的籽晶顆粒206a和206b逐漸變大。
[0058]在形成籽晶顆粒206c之后，進行第三次表面退火處理。進行第三次表面退火處理的方法和目的分別與進行第一次退火處理的方法和目的相同，在此不再贅述。在進行第三次表面退火處理時，形成于無定形硅層204上的籽晶顆粒206a、206b和206c逐漸變大(圖未不)。
[0059]參考圖7，在圖6中所述無定形硅層204上進行第四次籽晶顆粒形成工藝，在所述無定形硅層204上未形成籽晶顆粒的區(qū)域上形成籽晶顆粒206d。
[0060]本實施例中，進行第四次籽晶顆粒形成工藝的方法請參考進行第一次籽晶顆粒形成方法，在此不做詳述。在進行第四次籽晶顆粒形成工藝時，同時此前形成的籽晶顆粒206a、206b和206c均逐漸變大。
[0061]通過進行四次籽晶顆粒形成工藝，并在相鄰兩次籽晶顆粒形成工藝之間增加表面退火處理的步驟，使形成于無定形硅層204上籽晶顆粒的密度持續(xù)增大。
[0062]參考圖8，在形成圖7中籽晶顆粒206a、206b、206c和206d之后，進行退火工藝，直至在隧穿氧化層202a上形成多個相互隔離納米晶體硅顆粒207a。
[0063]本實施例中，所述退火工藝的溫度范圍為400°C?800°C，進行退火工藝的氣體為氮氣和氫氣中的一種或兩種組合，進行退火工藝的時間范圍為5min?50min。
[0064]通過進行退火工藝,使圖7中無定形娃層204中娃原子圍繞籽晶顆粒206a、206b、206c和206d再結(jié)晶，形成相互隔離的納米晶體娃顆粒207a。所形成納米晶體娃顆粒207a的直徑范圍為5nm?30nm。由于無定形硅層204上籽晶顆粒的密度大，相應(yīng)的，隧穿氧化層202a上納米晶體硅顆粒207a的密度大。
[0065]具體的，可通過控制退火工藝的時間使圖7中無定形硅層204中硅原子全部聚集在籽晶顆粒周圍。
[0066]包括圖8中納米晶體硅顆粒207a的閃存單元的剖視圖如圖9所示。
[0067]參考圖10，在所述納米晶體硅顆粒207a和所述隧穿氧化層202a上形成隔離絕緣層208a，以及在所述隔離絕緣層208a上形成控制柵極210a。
[0068]本實施例中，所述隔離絕緣層208a的材料為氧化硅或者氮化硅，形成所述隔離絕緣層208a的方法可為化學(xué)氣相沉積。所述隔離絕緣層208a的厚度范圍為1nm?50nm。
[0069]本實施例中，所述控制柵極210a的材料為多晶硅，形成所述控制柵極210a的方法可為化學(xué)氣相沉積。所述控制柵極210a的厚度范圍為150nm?250nm。
[0070]需要說明的是，為了使隔離絕緣層208a能夠?qū)⒓{米晶體硅顆粒207a完全覆蓋，所述隔離絕緣層208a的厚度需大于最大納米晶體硅顆粒的直徑。
[0071]參考圖11，在圖10中所述控制柵極210a上形成掩膜層(圖未示)，所述掩膜層位于所述源極201和所述漏極203之間的半導(dǎo)體襯底200上方；以所述掩膜層為掩模，刻蝕所述控制柵極210a、隔離絕緣層208a、納米晶體硅顆粒207a和隧穿氧化層202a，直至暴露出所述半導(dǎo)體襯底200，剩余控制柵極210b、隔離絕緣層208b、納米晶體硅顆粒207b和隧穿氧化層202b;去除所述掩膜層。
[0072]本實施例中，所形成的閃存單元包括:
[0073]半導(dǎo)體襯底200 ;位于半導(dǎo)體襯底200上的隧穿氧化層202b ;位于隧穿氧化層202b上的納米晶體娃顆粒207b ;位于納米晶體娃顆粒207b上的隔離絕緣層208b ;位于隔離絕緣層208b上的控制柵極210b ;位于隧穿氧化層202b兩側(cè)半導(dǎo)體襯底200內(nèi)的源極201和漏極203。
[0074]由于隧穿氧化層202a上納米晶體硅顆粒207a的密度大，剩余隧穿氧化層202b上納米晶體硅顆粒207b的密度也大，閃存單元能夠存儲電子的數(shù)量多，所形成閃存單元的性能好。
[0075]在籽晶顆粒形成工藝的工藝條件(不包括時間)完全相同、退火工藝的工藝條件(包括時間)完全相同的條件下:
[0076]當(dāng)采用現(xiàn)有工藝形成納米晶體硅顆粒且進行籽晶顆粒形成工藝的時間為20min時，在進行退火工藝之后，所形成納米晶體硅顆粒的密度為1.lEllcnT2。所形成納米晶體硅顆粒的平均直徑約為13nm，納米晶體硅顆粒的掃描電鏡圖(放大倍數(shù)為20萬倍)如圖12所
/Jn ο
[0077]當(dāng)采用本發(fā)明技術(shù)方案形成納米晶體硅顆粒時，若進行四次籽晶顆粒形成工藝，每一次籽晶顆粒形成工藝的時間為5min，且在相鄰兩次籽晶顆粒形成工藝之間進行Imim的表面退火處理，在進行退火工藝之后，所形成納米晶體硅顆粒的密度為2.5Ellcm_2，所形成納米晶體硅顆粒的平均直徑約為10nm。納米晶體硅顆粒的掃描電鏡圖(放大倍數(shù)為20萬倍)如圖13所示。
[0078]比較圖12和圖13可知，本實施例的技術(shù)方案能夠顯著提高閃存單元中隧穿氧化層上納米晶體硅顆粒的密度，提高了閃存單元能夠存儲電子的數(shù)量，所形成閃存單元的性能好。
[0079]上述實施例僅以包括四次籽晶顆粒形成工藝、在相鄰兩次籽晶顆粒形成工藝之間進行表面退火處理以及在第四次籽晶顆粒形成工藝之后進行退火工藝形成閃存單元中納米晶體硅顆粒為例，對本發(fā)明閃存單元的形成方法進行說明。
[0080]在其他實施例中，在形成閃存單元中納米晶體硅顆粒時，還可以包括兩次、三次、五次或者六次以上籽晶顆粒形成工藝，并在相鄰兩次籽晶顆粒形成工藝之間進行表面退火處理以及在最后一次籽晶顆粒形成工藝之后進行退火工藝，本發(fā)明對此不做限制。
[0081]需要說明的是，隨著進行籽晶顆粒形成工藝的次數(shù)增加，無定形硅層上籽晶顆粒的密度會逐漸達到飽和，即使再進行籽晶顆粒形成工藝，也無法達到提高籽晶顆粒密度的目的。因此，通常進行兩次至五次籽晶顆粒的形成工藝。
[0082]雖然本發(fā)明披露如上，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)體襯底上形成隧穿氧化層； 在所述隧穿氧化層上形成納米晶體硅顆粒； 在所述隧穿氧化層和所述納米晶體硅顆粒上形成隔離絕緣層； 在所述隔離絕緣層上形成控制柵極； 其中，在所述隧穿氧化層上形成納米晶體硅顆粒包括:在所述隧穿氧化層上形成無定形硅層；在所述無定形硅層上進行多次籽晶顆粒形成工藝，并在相鄰兩次籽晶顆粒形成工藝之間進行表面退火處理，以及在進行最后一次籽晶顆粒形成工藝之后進行退火工藝。
2.如權(quán)利要求1所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，所述表面退火處理的溫度范圍為400°C?800°C，進行所述表面退火處理的氣體為氮氣和氫氣中的一種或兩種組合，進行所述表面退火處理的時間范圍為Imin?5min。
3.如權(quán)利要求1所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，所述退火工藝的溫度范圍為400°C?800°C，進行退火工藝的氣體為氮氣和氫氣中的一種或兩種組合，進行退火工藝的時間范圍為5min?50min。
4.如權(quán)利要求1所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，所述籽晶顆粒的材料為晶體硅。
5.如權(quán)利要求4所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，形成所述籽晶顆粒的方法為化學(xué)氣相沉積。
6.如權(quán)利要求5所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，進行所述化學(xué)氣相沉積的溫度范圍為400°C?800°C。
7.如權(quán)利要求6所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，進行所述化學(xué)氣相沉積的壓強范圍為OTorr?2Torr,反應(yīng)氣體為娃燒,反應(yīng)氣體的流量范圍為Osccm?lOOsccm。
8.如權(quán)利要求1所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，進行所述籽晶顆粒形成工藝的次數(shù)為兩次至五次。
9.如權(quán)利要求1所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，所述納米晶體硅顆粒的直徑范圍為5nm?30nm。
10.如權(quán)利要求1所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，所述無定形硅層的厚度范圍為 1nm ?lOOnm。
11.如權(quán)利要求1所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，形成所述無定形硅層的方法為化學(xué)氣相沉積。
12.如權(quán)利要求11所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，進行所述化學(xué)氣相沉積的溫度范圍為300°C?700°C。
13.如權(quán)利要求12所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，進行所述化學(xué)氣相沉積的壓強范圍為OTorr?2Torr,反應(yīng)氣體為娃燒,反應(yīng)氣體的流量范圍為Oslm?2.0slm。
14.如權(quán)利要求1所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，在所述半導(dǎo)體襯底上形成隧穿氧化層之前，所述閃存單元的形成方法還包括:在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源極和漏極；在形成所述控制柵極之后，所述閃存單元的形成方法還包括:在所述控制柵極上形成掩膜層，所述掩膜層位于所述源極和所述漏極之間的半導(dǎo)體襯底上方；以所述掩膜層為掩模，刻蝕所述控制柵極、隔離絕緣層、納米晶體硅顆粒和隧穿氧化層，直至暴露出所述半導(dǎo)體襯底；去除所述掩膜層。
15.如權(quán)利要求1所述的閃存單元的形成方法，其特征在于，所述隧穿氧化層的材料為氧化硅，所述隧穿氧化層的厚度范圍為2nm?6nm ;所述隔離絕緣層的材料為氧化硅或者氮化硅，所述隔離絕緣層的厚度范圍為1nm?50nm ;所述控制柵極的材料為多晶硅；所述控制柵極的厚度范圍為150nm?250nm。
【文檔編號】H01L21/28GK104299904SQ201310298078
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】張先明, 丁敬秀, 金滕滕, 張復(fù)雄 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司