一种SONOS存储器及其制备方法与流程

一种sonos存储器及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种sonos存储器及其制备方法。


背景技术：

2.闪存(flash memory)是基于可擦可编程只读存储器(eprom)与电可擦可编程只读存储器(eeprom)发展起来的一种非易失性存储器，他具有价格便宜、工艺相对简单、可方便快速的进行多次擦写的特点，自问世以来在便携式设备、嵌入式系统及汽车电子领域得到了广泛的应用。但由于具有浮栅结构的闪存存储器在读写和擦除的过程中需要高压操作，而coms不需要高压操作；闪存存储器是具有浮栅和存储栅的双层多晶硅结构，而coms为单层多晶硅结构，因此，闪存存储器与coms器件之间的整合难度较大且工艺较为复杂。而sonos(silicon-oxide-nitride-oxide-silicon)技术可以很好的兼容coms工艺，并且sonos器件的单元尺寸小、操作电压低、价格便宜，在制造、使用和成本方面都极具竞争力。
3.sonos存储器通过在存储栅极和漏极区间施加电压来实现电荷从漏极区到氮化硅层的遂穿，并被氮化硅层中的陷阱捕获，sonos存储器存储电荷的能力，即阈值电压与存储栅中的ono薄膜特性以及ono薄膜与衬底有源区之间的有效面积密切相关，但现有工艺中ono薄膜的工艺较为稳定，sonos存储器的电压阈值较小。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种sonos存储器及其制备方法，增加ono层与有源区的有效接触面积，提高sonos存储器的电压阈值。
5.为了达到上述目的，本发明提供了一种sonos存储器，包括：
6.衬底，所述衬底内具有浅槽隔离结构及有源区，所述浅槽隔离结构用于隔离所述有源区，至少部分所述浅槽隔离结构顶面的高度低于所述有源区顶面的高度；
7.ono层，位于所述衬底上且顺形覆盖所述浅槽隔离结构及所述有源区；
8.栅极多晶硅层，位于所述ono层上。
9.可选的，所述有源区顶面呈波浪形、锯齿形或方波形。
10.可选的，所述浅槽隔离结构顶面与所述有源区顶面的高度差为
11.可选的，所述ono层中靠近所述有源区的氧化层的厚度小于2nm。
12.可选的，所述栅极多晶硅层为选择栅和/或存储栅的栅极多晶硅层。
13.基于同一种发明构思，本发明还提供一种sonos存储器的制备方法，包括：
14.提供衬底，所述衬底内具有浅槽隔离结构及有源区，所述浅槽隔离结构用于隔离所述有源区，所述浅槽隔离结构顶面的高度低于所述有源区顶面的高度；
15.在所述衬底上形成ono层，所述ono层顺形覆盖所述浅槽隔离结构及所述有源区；
16.在所述ono层上形成栅极多晶硅层。
17.可选的，形成所述浅槽隔离结构及所述有源区的步骤包括：
18.在所述衬底内形成所述浅槽隔离结构；
19.对所述浅槽隔离结构两侧的所述衬底进行离子注入以形成所述有源区；
20.刻蚀以去除至少部分所述浅槽隔离结构的部分高度。
21.可选的，通过湿法刻蚀工艺刻蚀所述浅槽隔离结构。
22.可选的，刻蚀以去除至少部分所述浅槽隔离结构的部分高度之后，形成所述ono层之前，还包括：
23.刻蚀所述有源区的顶面，以使所述有源区的顶面呈波浪形、锯齿形或方波形。
24.可选的，其特征在于，通过湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺刻蚀所述有源区。
25.本发明提供的一种sonos存储器及其制备方法，包括：衬底，所述衬底内具有浅槽隔离结构及有源区，所述浅槽隔离结构用于隔离所述有源区，至少部分所述浅槽隔离结构顶面的高度低于所述有源区顶面的高度；ono层，位于所述衬底上且顺形覆盖所述浅槽隔离结构及所述有源区；栅极多晶硅层，位于所述ono层上。通过降低所述浅槽隔离结构的高度使所述有源区的侧壁裸露，增加所述ono层与所述有源区的有效接触面积，增强sonos存储器存储电荷的能力，进而提高sonos存储器的电压阈值。
26.此外，使所述有源区的顶面呈波浪形、锯齿形或方波形，增加所述有源区上表面的表面积，增加所述ono层与所述有源区的有效接触面积，以进一步提高sono存储器的电压阈值。
附图说明
27.图1为一种sonos存储器的结构示意图；
28.图2为图1中sonos存储器的扫描电镜形貌图；
29.图3为本发明实施例一提供的一种sonos存储器的制备方法的流程图；
30.图4a～4d为本发明实施一例提供的一种sonos存储器的制备方法的相应步骤对应的结构示意图；
31.图5为图4d中的sonos存储器的扫描电镜形貌图；
32.图6为图1中的sonos存储器与图4d中的sonos存储器电压阈值的对比图；
33.图7a～7b为本发明实施例二提供的一种sonos存储器的制备方法的相应步骤对应的结构示意图；
34.其中，附图说明为：
35.100、200-衬底；a、a-有源区；102、202-浅槽隔离结构；104、204-ono层；106、208-栅极多晶硅层。
具体实施方式
36.图1为一种sonos存储器的结构示意图，如图1所示，所述sonos存储器包括：衬底100，所述衬底100内具有浅槽隔离结构102及有源区a，所述浅槽隔离结构102用于隔离所述有源区a，所述有源区a的顶面与所述浅槽隔离结构102的顶面平齐；ono层104，所述ono层104覆盖所述浅槽隔离结构102及所述有源区a；栅极多晶硅层106，位于所述ono层104上。对于所述sonos存储器，电压阈值与所述ono层104特性以及所述ono层104与所述有源区a之间的有效接触面积正相关。
37.图2为图1中sonos存储器的扫描电镜形貌图，如图3所示，所述ono层104与所述有
源区a之间的有效接触面积仅为所述有源区a的上表面，所述ono层104与所述有源区a之间的有效接触面积较小，所述sonos存储器的电压阈值也相应较小。
38.下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
39.在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些文本未描述的其它步骤可被添加到该方法。
40.实施例一
41.图3为本实施例提供的一种sonos存储器的制备方法的流程图，如图3所示，本发明提供了一种sonos存储器结构的制备方法，包括：
42.步骤s1：提供衬底，所述衬底内具有浅槽隔离结构及有源区，所述浅槽隔离结构用于隔离所述有源区，所述浅槽隔离结构顶面的高度低于所述有源区顶面的高度；
43.步骤s2：在所述衬底上形成ono层，所述ono层顺形覆盖所述浅槽隔离结构及所述有源区；
44.步骤s3：在所述ono层上形成栅极多晶硅层。
45.图4a～4d为本实施例提供的一种sonos存储器的制备方法的相应步骤对应的结构示意图，下面结合附图4a～4d对本实施例提供的一种sonos存储器的制备方法进行更详细的描述，其中图示了本发明的优选实施例。
46.如图4a所示，提供衬底200，对所述衬底200进行离子注入以在所述衬底200内形成阱区，刻蚀所述衬底200形成沿第一方向y延伸的浅沟槽，通过热氧工艺或炉管工艺在所述浅沟槽内形成氧化层，所述氧化层充满所述浅沟槽，以形成浅槽隔离结构202。所述浅槽隔离结构202限定出若干有源区a，所述浅槽隔离结构202将相邻的所述有源区a隔离。此时所述有源区a的顶面与所述浅槽隔离结构202的顶面平齐。
47.如图4b所示，通过湿法刻蚀工艺刻蚀所述浅槽隔离结构202，以降低所述浅槽隔离结构202的高度，使所述浅槽隔离结构202的顶面低于所述有源区a的顶面，刻蚀后，所述有源区a的部分侧壁裸露。
48.如图4b所示，，所述浅槽隔离结构202的高度为所述浅槽隔离结构202顶面与所述有源区a顶面的高度差为过度降低所述浅槽隔离结构202的高度可能会影响所述sonos存储器的性能。
49.如图4c所示，在所述衬底200上顺形地形成ono层204，所述ono层204覆盖所述浅槽隔离结构202的顶面和所述有源区a的顶面及侧壁。此时所述ono层204与所述有源区a之间的有效接触面积为所述有源区a的顶面的面积及部分侧壁的面积之和，相较于图2，本实施例中的所述ono层204与所述有源区a之间的有效接触面积明显增加了。由于所述ono层204中的氮化硅层是用于存储电荷的，增加所述ono层204与所述有源区a之间的有效接触面积可以有效增加所述sonos存储器件存储电荷的能力，提高sonos存储器的电压阈值。
50.进一步的，所述ono层204中靠近所述有源区a的氧化层的厚度小于2nm。
51.本实施例中图示了刻蚀所有所述浅槽隔离结构202的情况，在其它可选实施例中，可以刻蚀部分所述浅槽隔离结构202，以使部分所述浅槽隔离结构202的顶面低于所述有源区a的顶面。
52.如图4d所示，在所述ono层204上形成栅极多晶硅层208，所述栅极多晶硅层208可为选择栅和/或存储栅的栅极多晶硅层，形成所述选择栅与所述存储栅的步骤为本领域的常规技术手段，本发明中对此不做赘述。
53.请继续参阅图4，基于同一种发明构思，本发明还提供一种sonos存储器，包括：衬底200，所述衬底200内具有浅槽隔离结构202及有源区a，所述浅槽隔离结构202用于隔离所述有源区a，至少部分所述浅槽隔离结构202顶面的高度低于所述有源区a顶面的高度；ono层204，位于所述衬底200上且顺形覆盖所述浅槽隔离结构202及所述有源区a；栅极多晶硅层208，位于所述ono层204上。
54.图5为图4d中的sonos存储器的扫描电镜形貌图，如图5所示，所述ono层204覆盖所述有源区a的上表面及部分侧壁，有效增加所述ono层204与所述有源区a之间的有效接触面积。
55.图6为图1中的sonos存储器与图4d中的sonos存储器的电压阈值的对比图，如图6所示，图1中的所述sonos存储器的电压阈值明显小于图4d中的所述sonos存储器的电压阈值，本发明中的sonos存储器的存储电荷的能力及电压阈值具有较大的提升。
56.实施例二
57.图7a～7b为本实施例提供的一种sonos存储器的制备方法的结构示意图，如图7a所示，与实施例一的区别在于，本实施例中，刻蚀所述浅槽隔离结构202之后，还刻蚀了所述有源区a，使所述有源区a的的顶面呈波浪形、锯齿形或方波形。
58.举例而言，在本实施例中，所述有源区a的顶面呈锯齿形，在其它可选实施例中，所述有源区a的顶面还可以为波浪形或方波型等。改变所述有源区a的顶面形状是为了增加所述有源区a顶面的面积，进而增加所述ono层204与所述有源区a的有效接触面积，增大所述sonos存储器的电压阈值。
59.其中，可以通过湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺刻蚀所述有源区a。
60.本实施例仅图示了刻蚀所有有源区a顶面的情况，可选的，可以仅刻蚀部分所述有源区a的顶面，本发明不限制刻蚀所述浅槽隔离结构202与所述有源区a的顺序。
61.综上，本发明提供的一种sonos存储器及其制备方法，包括：衬底200，所述衬底200内具有浅槽隔离结构202及有源区a，所述浅槽隔离结构202用于隔离所述有源区a，至少部分所述浅槽隔离结构202顶面的高度低于所述有源区a顶面的高度；ono层204，位于所述衬底200上且顺形覆盖所述浅槽隔离结构202及所述有源区a；栅极多晶硅层208，位于所述ono层204上。通过降低所述浅槽隔离结构202的高度使所述有源区a的侧壁裸露，增加所述ono层204与所述有源区a的有效接触面积；此外，使所述有源区a的顶面呈波浪形、锯齿形或方波形，进一步增加所述ono层204与所述有源区a的有效接触面积，增强sonos存储器存储电荷的能力，进而提高sonos存储器的电压阈值。
62.上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和
技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。